ध्रुवीकृत और प्राकृतिक प्रकाश। प्राकृतिक विपरीत ध्रुवीकृत प्रकाश

लहरों दो प्रकार के होते हैं। अनुदैर्ध्य कंपन गड़बड़ी प्रचार के अपने दिशा के समानांतर। एक उदाहरण हवा में ध्वनि के पारित होने है। अनुप्रस्थ तरंगों गड़बड़ी जो आंदोलन की दिशा के 90 डिग्री के कोण पर हैं से मिलकर बनता है। उदाहरण के लिए, लहर पानी की बड़े पैमाने पर के माध्यम से क्षैतिज गुजर इसकी सतह पर खड़ी कंपन का कारण बनता है।

की खोज

रहस्यमय ऑप्टिकल XVII सदी के मध्य में मनाया प्रभाव की एक संख्या, समझाया गया है जब ध्रुवीकृत और प्राकृतिक प्रकाश के लिए शुरू किया एक लहर घटना के रूप में माना जाना चाहिए और इसके कंपन की दिशा खोज रहे थे। पहले तथाकथित ध्रुवीकरण प्रभाव 1669 में डेनिश चिकित्सक इरास्मस बार्थोलिन की खोज की थी। वैज्ञानिक आइसलैंड आधार संरचनाएं या कैल्शियम (कैल्शियम कार्बोनेट के क्रिस्टल फार्म) में डबल अपवर्तन या birefringence मनाया। प्रकाश एक केल्साइट क्रिस्टल से होकर गुजरता है जब यह विभाजन, उत्पादन दो छवियों एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित कर दिया जाता है।

न्यूटन इस घटना के बारे में पता है और चलता है कि शायद प्रकाश कणों विषमता या "एक तरफा", कि दो छवियों के गठन का कारण हो सकता है। हुय्गेंस, न्यूटन के समकालीन प्राथमिक तरंगों के डबल अपवर्तन के अपने सिद्धांत की व्याख्या करने में सक्षम था, लेकिन वह प्रभाव का सही अर्थ समझ में नहीं आया। जब तक Birefringence एक रहस्य बनी थॉमस यंग और फ्रांसीसी भौतिकशास्त्री ऑगस्टिन-झान Frenel सुझाव नहीं है कि प्रकाश तरंगों अनुप्रस्थ हैं। एक साधारण विचार क्या ध्रुवीकरण और प्राकृतिक व्याख्या करने के लिए अनुमति दी गई है प्रकाश। इस ध्रुवीकरण प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए एक प्राकृतिक और गैर ढांचा प्रदान किया।

birefringence दो orthogonal polarizations, जिनमें से प्रत्येक अपने लहर वेग है का एक संयोजन के कारण होता है। दो घटकों की गति में अंतर की वजह से अलग अपवर्तक सूचकांक होते हैं, और इसलिए वे अलग तरह से सामग्री के माध्यम से अपवर्तित कर रहे हैं, दो छवियों का निर्माण किया।

ध्रुवीकृत और प्राकृतिक प्रकाश: मैक्सवेल सिद्धांत

Fresnel जल्दी से अनुप्रस्थ तरंगों के लिए एक व्यापक मॉडल है, जो birefringence और अन्य ऑप्टिकल प्रभाव की एक संख्या के लिए नेतृत्व का विकास किया। चालीस साल बाद, विद्युत चुम्बकीय मैक्सवेल के सिद्धांत सुंदर ढंग से प्रकाश की अनुप्रस्थ प्रकृति बताते हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों मैक्सवेल आंदोलन दोलन की दिशा के लम्बवत चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र से बना। क्षेत्र एक दूसरे को 90 डिग्री के कोण पर कर रहे हैं। इस मामले में चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र के प्रसार की दिशा दायें हाथ का समन्वय प्रणाली के रूप में। आवृत्ति च और लंबाई λ के साथ एक लहर के लिए, जो सकारात्मक एक्स दिशा में ले जाता है, खेतों गणितीय वर्णित हैं (वे λf = c निर्भरता से संबंधित):

• ई (एक्स, टी) = ई ₀ क्योंकि (2 π एक्स / λ - 2 π फुट) y ^;
• बी (एक्स, टी) = बी ₀ क्योंकि (2 π एक्स / λ - 2 π फुट) z ^।

समीकरण बताते हैं कि बिजली और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के साथ चरण में हैं। किसी भी समय, वे एक साथ एक जगह ई ₀ और बी ₀ के बराबर में अपने अधिकतम मान तक पहुँचते _हैं। ये आयाम स्वतंत्र नहीं हैं। मैक्सवेल के समीकरण है कि सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए ई ₀ = सीबी ₀ vacuo में प्रकट करते हैं।

ध्रुवीकरण दिशा

प्रकाश तरंगों का चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र के उन्मुखीकरण के विवरण में आम तौर पर कर रहे हैं केवल विद्युत क्षेत्र की दिशा संकेत मिलता है। चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर खड़ापन क्षेत्रों में आवश्यकता और गति की दिशा के लिए अपने खड़ापन से निर्धारित होता है। प्राकृतिक और रैखिक ध्रुवीकृत प्रकाश लहर के आंदोलन के रूप में तय दिशाओं में पिछले क्षेत्र हिलाना में है कि में विशेषता है।

कुछ अन्य ध्रुवीकरण राज्य हैं। चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र के परिपत्र वैक्टर के मामले में लगातार आयाम पर प्रचार दिशा में घुमाया सापेक्ष हैं। Elliptically ध्रुवीकृत प्रकाश रैखिक और परिपत्र polarizations के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति में है।

unpolarized प्रकाश

एक गर्म रेशा की सतह पर परमाणुओं, जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न करते हैं, एक दूसरे से स्वतंत्र, कर रहे हैं। प्रत्येक विकिरण लगभग 10 ^-9 10 ^-8 के लिए सेकंड की कम अवधि की गाड़ियों के रूप में तैयार किया जा सकता। रेशा से विद्युत चुम्बकीय तरंगों, इन गाड़ियों, जिनमें से प्रत्येक का अपना ध्रुवीकरण दिशा है की एक superposition है। अनियमित उन्मुख राशि रूपों जो की लहर ध्रुवीकरण वेक्टर तेजी से और अनिश्चित बदलता प्रशिक्षण देता है। इस तरह की एक लहर unpolarized कहा जाता है। सभी प्रकाश की प्राकृतिक स्रोतों, सूर्य, तापदीप्त लैंप, फ्लोरोसेंट लैंप और आग की लपटों, सहित इस तरह के विकिरण का उत्पादन। हालांकि, प्राकृतिक प्रकाश अक्सर आंशिक रूप से एकाधिक बिखरने और प्रतिबिंब की वजह से ध्रुवीकरण कर रहा है।

इस प्रकार, प्राकृतिक ध्रुवीकृत प्रकाश से अंतर यह है कि पहले दोलनों में एक विमान में पाए जाते हैं में होते हैं।

ध्रुवीकृत विकिरण के सूत्रों का कहना है

ध्रुवीकृत प्रकाश जब स्थानिक उन्मुखीकरण निर्धारित उत्पादन किया जा सकता। एक उदाहरण सिंक्रोटॉन विकिरण, जिसमें उच्च ऊर्जा आवेशित कणों एक चुंबकीय क्षेत्र में आगे बढ़ और ध्रुवीकृत विद्युत चुम्बकीय तरंग फेंकना है। वहाँ कई प्रसिद्ध खगोलीय स्रोत है कि स्वाभाविक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश का उत्सर्जन कर रहे हैं। ये नेबुला, सुपरनोवा अवशेष, और सक्रिय गांगेय नाभिक शामिल हैं। ब्रह्मांडीय विकिरण ध्रुवीकरण ताकि इसकी सूत्रों के गुणों का निर्धारण करने के में अध्ययन किया है।

polaroid फिल्टर

ध्रुवीकृत और प्राकृतिक प्रकाश सामग्री के एक नंबर, Polaroid है, जिनमें से सबसे आम, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एडविन लैंड के द्वारा बनाई गई के माध्यम से गुजर द्वारा अलग कर रहे हैं। फिल्टर गर्मी उपचार प्रक्रिया द्वारा एक ही दिशा में उन्मुख हाइड्रोकार्बन अणु की लंबी श्रृंखला के होते हैं। अणु चुनिंदा विकिरण को अवशोषित करने के लिए, बिजली के क्षेत्र को अपने उन्मुखीकरण के समानांतर है। प्रकाश polarizer छोड़ने रैखिक ध्रुवीकरण है। इसकी बिजली के क्षेत्र आणविक अभिविन्यास की दिशा के लम्बवत। Polaroid धूप का चश्मा और फिल्टर कि परिलक्षित और बिखरे हुए प्रकाश के प्रभाव को कम सहित कई क्षेत्रों में आवेदन मिल गया है।

प्राकृतिक और ध्रुवीकृत प्रकाश: मैलस के कानून

1808 में, भौतिक विज्ञानी एटीन लुइस मैलस पाया कि प्रकाश से गैर धातु सतहों परिलक्षित होता है, आंशिक रूप से ध्रुवीकृत। इस आशय की हद तक घटना के कोण और चिंतनशील सामग्री का अपवर्तनांक पर निर्भर करता है। चरम मामलों जब हवा में घटना के कोण की स्पर्शज्या चिंतनशील सामग्री का अपवर्तनांक के बराबर है से एक में, पूरी तरह से परिलक्षित प्रकाश रैखिक ध्रुवीकरण हो जाता है। इस घटना ब्रूस्टर के नियम (इसके आविष्कारक के नाम पर, स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी डेविड ब्रूस्टर) के रूप में जाना जाता है। ध्रुवीकरण दिशा परावर्तक सतह के समानांतर। के बाद से फ्लोरोसेंट चमक आमतौर पर ऐसी सड़कों और पानी फिल्टर के रूप में क्षैतिज सतहों से प्रतिबिंब पर पाए जाते हैं आमतौर पर रहने के लिए क्षैतिज ध्रुवीकरण प्रकाश धूप का चश्मा में उपयोग किया जाता है और इसलिए चुनिंदा प्रकाश का प्रतिबिंब को हटा दें।

रेले बिखरने

बहुत छोटी वस्तुओं जिसका आयाम तरंग दैर्ध्य की तुलना में बहुत छोटे होते हैं द्वारा प्रकाश बिखरने (तथाकथित रेले बिखरने अंग्रेजी वैज्ञानिक लॉर्ड रेले के बाद), भी एक आंशिक ध्रुवीकरण पैदा करता है। सूरज की रोशनी पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से गुजरता है, यह हवा अणुओं से छितरी हुई है। पृथ्वी और ध्रुवीकृत प्राकृतिक प्रकाश बिखरे तक पहुँचता है। ध्रुवीकरण की डिग्री कोण प्रकीर्णन पर निर्भर है। के बाद से आदमी प्राकृतिक और ध्रुवीकृत प्रकाश बीच भेद नहीं करता, इस प्रभाव आम तौर पर किसी का ध्यान नहीं जाता है। फिर भी, कई कीड़ों की आंखों में यह करने के लिए प्रतिक्रिया, और वे एक नौवहन उपकरण के रूप में बिखरे हुए विकिरण का तुलनात्मक ध्रुवीकरण का उपयोग करें। सामान्य फिल्टर कैमरा है कि चमकदार धूप में पृष्ठभूमि विकिरण को कम करने के लिए किया जाता है, एक सरल रेखीय polarizer, जो ध्रुवीकृत प्रकाश और प्राकृतिक रेले अलग करती है।

anisotropic सामग्री

ध्रुवीकरण प्रभाव ऑप्टिकली anisotropic सामग्री (जिसमें में मनाया जाता है अपवर्तनांक ऐसे बाइरैफ्रिन्जेंट क्रिस्टल, कुछ जैविक संरचनाओं और ऑप्टिकली सक्रिय सामग्री के रूप में ध्रुवीकरण की दिशा के साथ बदलता रहता है),। तकनीकी अनुप्रयोगों ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शी, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले और ऑप्टिकल सामग्री अनुसंधान के लिए इस्तेमाल उपकरण शामिल हैं।