什麼是光偏振及其實際應用

偏振光的分佈不同於標準光。它是很久以前發現的，用於物理實驗和日常生活中進行一些測量。了解偏振現象並不難，這將使您了解某些設備的工作原理，並找出為什麼在某些條件下光不會像往常一樣傳播。

比較沒有偏光濾鏡的照片，在第二種情況下，幾乎沒有眩光。

什麼是光偏振

光的偏振證明光是橫波。也就是我們說的一般是電磁波的極化，光是其中的一種，其性質服從一般規律。

偏振是橫波的一種特性，其振盪矢量總是垂直於光或其他物體的傳播方向。也就是說，如果你從具有相同偏振向量的光線中選擇，那麼這將是偏振現象。

大多數情況下，我們會看到我們周圍的非偏振光，因為它的強度矢量在所有可能的方向上移動。為了使其極化，它通過一種各向異性介質，該介質切斷所有振盪並只留下一個。

普通光和偏振光的比較。

誰發現了這一現象，它證明了什麼

正在考慮的概念在歷史上第一次被一位著名的英國科學家使用 一、牛頓在 1706 年.但另一位研究人員解釋了它的性質—— 詹姆斯·麥克斯韋.那時光波的性質是未知的，但隨著各種事實的積累和各種實驗的結果，越來越多的電磁波具有橫向性的證據出現了。

第一個在這方面進行實驗的是一位荷蘭研究人員 惠更斯，這發生在 1690 年.他讓光穿過一塊冰島晶石，結果他發現了光束的橫向各向異性。

物理學中光偏振的第一個證據是由一位法國研究人員獲得的 E. Malus.他用了兩盤碧璽，最終想出了一條以他的名字命名的法則。由於大量的實驗，證明了光波的橫向性，這有助於解釋它們的性質和傳播特徵。

光的偏振是從哪裡來的，怎麼自己弄

我們看到的大部分光都不是偏振的。太陽， 人工照明 - 具有在不同方向上振蕩的矢量的光通量，不受任何限制地向各個方向傳播。

偏振光在穿過具有不同特性的各向異性介質後出現。這種環境消除了大部分波動，只剩下提供所需效果的東西。

大多數情況下，晶體充當起偏器。如果以前主要使用天然材料（例如電氣石），那麼現在人工來源有很多選擇。

此外，偏振光可以通過任何電介質的反射獲得。底線是，當 光通量 它在兩種介質的交界處發生折射。通過將鉛筆或管子放入一杯水中很容易看到這一點。

該原理用於偏光顯微鏡。

在光的折射現像中，部分光線被偏振。這種效果的表現程度取決於位置 光源 以及它相對於折射點的入射角。

至於獲得偏振光的方法，無論條件如何，都使用三個選項之一：

1. 棱鏡尼古拉斯.它以 1828 年發明它的蘇格蘭探險家尼古拉斯威廉的名字命名。他進行了很長時間的實驗，11年後終於得到了一個成品，它仍然沒有改變使用。
2. 電介質的反射.在這裡選擇最佳入射角並考慮度數非常重要 折射 （兩種介質的透光率差異越大，光線折射越多）。
3. 使用各向異性環境.大多數情況下，為此選擇具有合適特性的晶體。如果您將光通量對準它們，您可以在輸出端觀察到它的平行分離。

光在兩種電介質界面處反射和折射時的偏振

這種光學現像是由蘇格蘭的一位物理學家發現的 1815年的大衛布魯斯特.他推導出的定律顯示了在一定的光入射角下，兩種電介質的指標之間的關係。如果我們選擇條件，那麼從兩種介質界面反射的光線將在垂直於入射角的平面內偏振。

布魯斯特定律的例證。

研究人員指出，折射光束在入射平面內部分偏振。在這種情況下，並不是所有的光都被反射，部分光進入折射光束。 布魯斯特角 是角度 反射光 完全極化。在這種情況下，反射光線和折射光線相互垂直。

要了解這種現象的原因，您需要了解以下內容：

1. 在任何電磁波中，電場的振盪總是垂直於其運動方向。
2. 該過程分為兩個階段。第一，入射波使電介質分子激發，第二，折射和反射波出現。

如果在實驗中使用一種石英塑料或其他合適的礦物， 強度 平面偏振光 會很小（約佔總強度的 4%）。但是如果你使用一堆板，你可以實現性能的顯著提升。

順便一提！ 布魯斯特定律也可以使用菲涅耳公式導出。

晶體對光的偏振

普通電介質是各向異性的，光照射到它們時的特性主要取決於入射角。晶體的性質不同，當光線照射到它們時，可以觀察到光線的雙折射效應。這表現為：通過結構時，形成兩束折射光束，它們的方向不同，它們的速度也不同。

大多數情況下，單軸晶體用於實驗。其中，其中一束折射光束遵循標准定律，稱為普通光束。第二個形成不同，它被稱為非凡，因為它的折射特徵不符合通常的佳能。

這就是圖中的雙折射。

如果你旋轉水晶，那麼普通光束將保持不變，而非凡光束將圍繞圓圈移動。大多數情況下，方解石或冰島晶石用於實驗，因為它們非常適合研究。

順便一提！ 如果你透過水晶看環境，那麼所有物體的輪廓都會一分為二。

基於晶體實驗 艾蒂安·路易斯·馬盧斯於 1810 年制定了這項法律 獲得他名字的那一年。他推斷出線偏振光在通過基於晶體製成的偏振器後具有明顯的依賴性。光束通過晶體後的強度與入射光束的偏振面和濾光片之間形成的夾角餘弦的平方成正比。

視頻課：光的偏振，物理 11 年級。

光偏振的實際應用

所考慮的現像在日常生活中的使用比看起來要多得多。對電磁波傳播規律的了解有助於製造各種設備。主要選項是：

1. 相機專用偏光濾鏡可讓您在拍照時擺脫眩光。
2. 駕駛員經常使用具有這種效果的眼鏡，因為它們可以消除迎面而來的車輛前燈的眩光。結果，即使是遠光燈也不會使駕駛員感到眩目，從而提高了安全性。
   沒有眩光是由於偏振效應。
3. 地球物理學中使用的設備使研究雲團的特性成為可能。它還用於研究陽光穿過雲層時的偏振特徵。
4. 用偏振光拍攝宇宙星雲的特殊裝置有助於研究那裡產生的磁場的特徵。
5. 在工程工業中，使用的是所謂的光彈性法。有了它，您可以清楚地確定節點和零件中發生的應力參數。
6. 設備 用過的 在創造戲劇場景時，以及在音樂會設計中。另一個應用領域是展櫃和展台。
7. 測量人血液中糖含量的設備。它們通過確定偏振平面的旋轉角度來工作。
8. 許多食品工業企業使用能夠確定特定溶液濃度的設備。還有一些設備可以通過使用偏振特性來控制蛋白質、糖和有機酸的含量。
9. 3D 電影攝影正是通過使用文章中考慮的現象來工作的。

順便一提！ 所有熟悉的液晶顯示器和電視也是在偏振流的基礎上工作的。

了解極化的基本特徵可以解釋周圍發生的許多影響。此外，這種現象廣泛應用於科學、技術、醫學、攝影、電影等許多領域。