Поларизована светлост

С Википедије, слободне енциклопедије
Турмалини.
У природној светлости осцилације су нормалне на смер ширења, то јест на зраке у различитим равнинама. Зато се таква светлост зове неполаризована светлост.
Кад се две плочице од турмалина поставе једна према другој, прозирност зависи од њиховог међусобног положаја.
Турмалинска плочица се може замислити као механичка мрежица која од свих осцилација пропушта само ону компоненту која лежи у извесној равнини. Таква светлост код које се осциловање збива само у једној равни зове се поларизована светлост.
Према Брустеровом правилу преломљени зрак (рефракција) потпуно је праволинијски поларизован ако светлост пада на равну површину под таквим углом да су одбијени (рефлектована) и преломљени зрак нормални..[1][2]
Поларизација светлости рефлексијом.
Осциловање упадног зрака може бити у равни упадања или нормално на њу.
Рејлијево расејање[3] је јаче након заласка Сунца.

Поларизована светлост је она врста светлости код које електромагнетни таласи осцилују само у једној равни.[4] Та раван је нормална на смер ширења зрачења.[4] Поларизацијом светлости показује се таласна природа светлости и то да је светлост трансверзални талас.[5] У природи светлост је неполаризирана, односно са истом вероватноћом вектори електричног поља (Е) и магнетног поља (Б) заузимају било који смер нормалан на вектор кретања светлости.[5] Када дође до лома односно рефлексије светла, настаје поларизована светлост.[5]

Поларизација светлости је појава несиметричног осциловања електричног и магнетног поља које ширећи се чини светлост. Настаје међуделовањем светлости и материје: рефлексијом, дволомом или распршењем. Светлост је линеарно поларизирана ако електрично поље стално осцилује у истој равни, кружно поларизована ако се раван осциловања електричног поља једнолико врти (у смеру казаљке на сату или у супротном смеру), делимично поларизована ако осциловање електричног поља није једнаких амплитуда у свим равнима, те неполаризована ако електрично поље једнако осцилује у свим равнинама нормалним на смер ширења светлости.[6]

Поларизација је својство које се односи на трансверзалне таласе које специфицира геометријску оријентацију осцилација.[7][8][9][10][11] У трансверзалном таласу, правац осцилације је нормалан на правац кретања таласа.[10] Једноставан пример поларизованог трансверзалног таласа су вибрације које путују дуж запетог ужета; на пример, у музичком инструменту као што је струна гитаре. У зависности од тога како се жица окине, вибрације се могу кретати у вертикалном правцу, хоризонталном правцу, или под било којим углом нормалним на жицу. За разлику од тога код лонгитудиналних таласа, као што су звучни таласи у течности или гасу, помицање честица у осцилацији увек је у правцу пропагације, тако да таласи не манифестују поларизацију. Трансверзални таласи који испољавају поларизацију су електромагнетни таласи као што је светло или радио таласи, гравитациони таласи,[12] и трансверзални звучни таласи (С таласи) у чврстим материјалима. У неким типовима трансверзалних таласа, померање таласа је ограничено на један правац, тако да они такође не показују поларизацију; на пример, код површинских таласа у течностима (гравитациони таласи), таласно померање честица је увек у вертикалној равни.

Према квантној механици, електромагнетни таласи се могу сматрати струјама честица званих фотони. Кад се гледају на тај начин, поларизација електромагнетног таласа је одређена квантно механичким својством фотона које се назива њиховим спином.[13][14] Фотон има један од два могућа спина: он се може окретати било у смислу десне руке или у смислу леве руке око свог правца путовања. Кружно поларизовани електромагнетни таласи се састоје од фотона са само једним типом спина, било десноруки или леворуки. Линеарно поларизовани таласи се састоје од фотона који су у суперпозицији десно и лево кружно поларизованих стања, са једнаком амплитудом и фазама синхронизованим да дају осцилације у равни.[14]

Поларизација светлости помоћу кристала[уреди | уреди извор]

Појаве интерференције и дифракције светлости потврђују да је светлост таласне природе. Међутим, из њих се не добија одговор да ли је светлост лонгитудинално или трансверзално таласно кретање. На то питање даје одговор поларизација светлости.

Узмимо две плочице кристала турмалина које су брушене паралелно с главном кристалном осом. Свака плочица за себе пропушта светлост како се год постави. Поставе ли се обе плочице турмалина једна према другој, прозирност ће зависити од њиховог међусобног положаја. Светлост ће најјаче пролазити када су кристалне осе обе плоче међусобно паралелне. Закретањем једне плоче према другој пролазиће све мање светлости, а код нормалног положаја две кристалне осе плоче ће бити непрозирне. Из тога излази да прва плочица мења својства зрака светлости који кроз њу пролази тако да зрак светлости има различита својства у смеровима нормалним на правац кретања светлости. Та појаву се назива поларизацијом светлости.

Из појаве поларизације светлости нужно излази да су таласи светлости трансверзални, то јест да се осциловање збива нормално на смер ширења зрака светлости. Код лонгитудиналних таласа, на пример код таласа звука не може у ваздуху бити никакве разлике у било којем смеру, нормалном на смер ширења звука. У природној светлости осцилације су нормалне на смер ширења, то јест на зраку у различитим равнинама. Зато се такву светлост зовива неполаризована светлост.

Турмалинска плочица се може замислити да је механичку мрежица која од свих осцилација пропушта само ону компоненту која лежи у извесној равни. Таква се светлост код које се осциловање збива само у једној равни зове се поларизована светлост. Направа (у нашем случају прва плочица), која природну светлост претвара у поларизовану, зове се поларизатор. Како је светлост која је изашла из турмалинске плочице поларизована, она ће она проћи кроз другу плочицу само ако су им кристалне осе паралелне. Код нормалних оса светлост неће моћи да прође, и плочице ће бити непрозирне. Код осталих положаја плочица, то јест код закрета за било који угао мањи од 90°, пролазиће само један мали део, то јест једна компонента поларизоване светлости. Друга плочица која је исто поларизатор помоћу које се може одредити да ли је светлост поларизована или није зове се анализатор.

Из досадашњег разматрања може се рећи да је поларизација светлости осциловање светлости само у једној равни која се зове раван осциловања. То је линеарно поларизована светлост. Раван положена кроз зрак нормално на раван осциловања зове се раван поларизације. Поларизација светлости код пролаза кроз турмалин и друге кристале тумачи се распоредом молекула у кристалу који пропуштају осцилације само у једној равни.[15]

Поларизација светлости дволомом[уреди | уреди извор]

Главни чланак: Дволом

Поларизација светлости дволомом настаје при проласку светлости кроз неке анизотропне кристале (на пример калцит, кварц) у којима се, осим редовног ломљеног зрака који се подвргава Снеловом закону преламања, појављује још и изванредан зрак, која се ломи под друкчијим углом. Та су два зрака линеарно поларизована у међусобно нормалним смеровима.

Поларизација светлости рефлексијом[уреди | уреди извор]

Поларизација светлости рефлексијом настаје при упаду зрака светлости на границу оптичких средстава, где светлост делимично пролази преламајући се, а делимично се рефлектује (одбија). Рефлектовани и преломљени снопови делимично су поларизовани тако да су им равни поларизације међусобно нормалне. Раван поларизације рефлектоване светлости нормална је на раван рефлексије, док је раван поларизације преломљене светлости у равни рефлексије, односно лома. Ако рефлектован и преломљен зрак затварају прави угао, долази до потпуне, линеарне поларизације. Тада угао упадног зрака светлости α задовољава Брустерово правило:

где су n1 и n2 индекси лома средстава.

Објашњење[уреди | уреди извор]

Ако се узме да зрак светлости L упада под углом од 57° на стаклену плочицу P, која је са стражње стране премазана црном бојом тако, да не би сметала пролазна светлост. Плоча P је тако нагнута, да од ње рефлектован (одбијен) зрак M иде нормално према горе. Рефлектован зрак M упада на стаклену плочицу A, која је паралелна са плочом P, дакле под истим углом од 57°. Ако се окрене стаклена плоча A око осе ОО, то јест око рефлектованог зрака M као осе, види се да је јачина (интензитет) рефлектованог зрака N од плоче A (која се пушта да падне на један заслон) мења, то ће бити све мањи, а кад се плочу A закрене за 90°, то јест када плоча A дође у положај II рефлектовани зрак N ће нестати. Ако се плочу A даље окреће, опет ће се појавити рефлектовани зрак N, те ће му јачина расти све дотле, док се плочу A не закрене за 180°, то јест у положај III, када ће му јачина бити највећа. Даљим закретањем плоче A јачина зрака N поновно ће опадати, а код заокрета за 270°, то јест у положају IV рефлектовани зрак ће нестати. Дакле јачина рефлектованог зрака N биће највећа кад се раван упадања (рефлексије) на обе стаклене плоче подударају (први и трећи положај). За сваки други положај плоче A према плочи P јачина рефлектованог зрака N биће слабија, а у положају, кад су равни рефлексије на обе стаклене плоче међусобно нормалне, зрак N ће нестати (други и четврти положај). Та појава настаје због поларизације светлости. Значи да рефлектирани зрак M нема иста својства као зрак L. Кад би зрак M био лонгитудинални талас, јачина рефлектованог зрака N не би зависила од положаја плоче А. Међутим код трансверзалног таласа то је важно. Код трансверзалног таласа постоје два карактеристична смера осциловања с обзиром на раван упадања (рефлексије), то јест на раван у којој се налази упадајући и рефлектовани зрак. Осциловање упадајућег зрака може бити у равни упадања или нормално на ту равнину. Из тога следи да ће од смера осциловања зависити, да ли ће зрак лакше продрети у стакло или ће се рефлектовати. У положају I и III је рефлектовани зрак N тотално (потпуно) поларизован, а његова раван поларизације је раван упадања, то јест рафлектована светлост осцилује нормално на раван упадања.

Поларизација светлости апсорпцијом[уреди | уреди извор]

Поларизација светлости апсорпцијом настаје при проласку светлости кроз материју која пропушта светлост само одређене поларизације. У дикроитичним дволомним кристалима (на пример турмалин) један се зрак апсорбује, а пропуштени се зрак поларизује. Светлосна јачина пропуштене светлости једнака је половини светлосне јачине упадне неполаризоване светлости.

Поларизација светлости у атмосфери[уреди | уреди извор]

Поларизација светлости у атмосфери настаје распршењем светлости на честицама ваздуха. Подручје најјаче поларизације налази се под углом од 90° у односу на Сунце, на пример када је Сунце на хоризонту, најјаче је поларизована небеска светлост близу хоризонта).

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Давид Бреwстер (1815) "Он тхе лаwс wхицх регулате тхе поларисатион оф лигхт бy рефлецтион фром транспарент бодиес," Пхилосопхицал Трансацтионс оф тхе Роyал Социетy оф Лондон, 105: 125-159.
  2. ^ Лакхтакиа, Акхлесх (јун 1989). „Wоулд Бреwстер рецогнизе тодаy'с Бреwстер англе?” (ПДФ). Оптицс Неwс. ОСА. 15 (6): 14—18. дои:10.1364/ОН.15.6.000014. 
  3. ^ Yоунг, Андреw Т (1981). „Раyлеигх сцаттеринг”. Апплиед Оптицс. 20 (4): 533—5. Бибцоде:1981АпОпт..20..533Y. ПМИД 20309152. дои:10.1364/АО.20.000533. 
  4. ^ а б Генералић, Ени. "Поларизирана светлост." Енглеско-хрватски кемијски рјечник & глосар. 31 Јулy 2014. КТФ-Сплит. 14. сијечња 2015. <http://glossary.periodni.com>.
  5. ^ а б в Злонога, Хана. „Поларизација светлости”. Упораба рачунала у настави. ПМФ Загреб. Архивирано из оригинала 9. 2. 2015. г. Приступљено 14. 1. 2015. 
  6. ^ Поларизација, "Хрватска енциклопедија", Лексикографски завод Мирослав Крлежа, www.енциклопедија.хр, 2016.
  7. ^ Схипман, Јамес; Wилсон, Јеррy D.; Хиггинс, Цхарлес А. (2015). Ан Интродуцтион то Пхyсицал Сциенце, 14тх Ед. Ценгаге Леарнинг. стр. 187. ИСБН 1305544676. 
  8. ^ Мунцастер, Рогер (1993). А-левел Пхyсицс. Нелсон Тхорнес. стр. 465—467. ИСБН 0748715843. 
  9. ^ Сингх, Деврај (2015). Фундаменталс оф Оптицс, 2нд Ед. ПХИ Леарнинг Пвт. Лтд. стр. 453. ИСБН 8120351460. 
  10. ^ а б Авадханулу, M. Н. (1992). А Теxтбоок оф Енгинееринг Пхyсицс. С. Цханд Публисхинг. стр. 198—199. ИСБН 8121908175. 
  11. ^ Десмараис, Лоуис (1997). Апплиед Елецтро Оптицс. Пеарсон Едуцатион. стр. 162—163. ИСБН 0132441829. 
  12. ^ Ле Тиец, А.; Новак, Ј. (јул 2016). „Тхеорy оф Гравитатионал Wавес”. арXив:1607.04202 Слободан приступ. дои:10.1142/9789813141766_0001. 
  13. ^ Липсон, Степхен Г.; Липсон, Хенрy; Таннхаусер, Давид Стефан (1995). Оптицал Пхyсицс. Цамбридге Университy Пресс. стр. 125—127. ИСБН 9780521436311. 
  14. ^ а б Wалдман, Гарy (2002). Интродуцтион то Лигхт: Тхе Пхyсицс оф Лигхт, Висион, анд Цолор. Цоуриер Цорпоратион. стр. 79—80. ИСБН 9780486421186. 
  15. ^ Велимир Круз: "Техничка физика за техничке школе", "Школска књига" Загреб, 1969.

Литература[уреди | уреди извор]

  • Принциплес оф Оптицс, , M. Борн & Е. Wолф, Цамбридге Университy. (7th изд.). 1999. ISBN 978-0-521-64222-4. .
  • Фундаменталс оф поларизед лигхт: а статистицал оптицс аппроацх, C. Броссеау, Wилеy. 1998. ISBN 978-0-471-14302-4..
  • Поларизед Лигхт, сецонд едитион, Деннис Голдстеин, Марцел Деккер. 2003. ISBN 978-0-8247-4053-5.
  • Фиелд Гуиде то Поларизатион, Едwард Цоллетт, СПИЕ Фиелд Гуидес вол. ФГ05, СПИЕ. 2005. ISBN 978-0-8194-5868-1..
  • Поларизатион Оптицс ин Телецоммуницатионс, Јаy Н. Дамаск, Спрингер. 2004. ISBN 978-0-387-22493-0..
  • Поларизед Лигхт ин Натуре, Г. П. Кöннен, Транслатед бy Г. А. Беерлинг, Цамбридге Университy. 1985. ISBN 978-0-521-25862-3..
  • Поларисед Лигхт ин Сциенце анд Натуре, D. Пyе, Институте оф Пхyсицс. 2001. ISBN 978-0-7503-0673-7..
  • Поларизед Лигхт, Продуцтион анд Усе, Wиллиам А. Схурцлифф, Харвард Университy, 1962.
  • Еллипсометрy анд Поларизед Лигхт, Р. M. А. Аззам анд Н. M. Басхара, Нортх-Холланд. 1977. ISBN 978-0-444-87016-2.
  • Сецретс оф тхе Викинг Навигаторс—Хоw тхе Викингс усед тхеир амазинг сунстонес анд отхер тецхниqуес то цросс тхе опен оцеанс, Леиф Карлсен, Оне Еартх Пресс, 2003.

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Поларизована светлост на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Polarizovana_svetlost&oldid=27675222”