Палярызацыя святла

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсьці да навігацыі Перайсьці да пошуку

Палярызацыя святла — характарыстыка святла, якая апісвае напрамак ваганняў поля светлавой хвалі ў прасторы. Таксама пад палярызацыяй разумеюць працэс упарадкавання ваганняў вектара напружанасці электрычнага поля светлавой хвалі пры прахожданні яе скрозь некаторыя рэчывы (пры праламленні) ці пры адбіцці ад іх.

E — электрычная кампанента, B (H) — магнітная кампанента, Z (k) — вектар распаўсюджвання светлавой хвалі.

Як вядома, светлавыя хвалі — гэта хвалі электрамагнітныя. Яны з’яўляюцца папярочнымі: электрычны вектар E, магнітны вектар H і хвалявы вектар k, які ўказвае накірунак распаўсюджвання хвалі, артаганальныя адзін аднаму і ствараюць правую тройку вектараў.

Вопыт паказвае, што за светлавое ўдзеянне такой хвалі адказвае электрычнае поле, таму вектар E называецца светлавым вектарам. У залежнасці ад таго, якую траекторыю будзе апісваць канец вектара E у плоскасці Σ, змешчанай перпендыкулярна вектару k, выдзяляюць наступныя віды палярызацыі:

  • Плоская (лінейная)
  • Кругавая
  • Эліптычная

Плоская (лінейная) палярызацыя[правіць | правіць зыходнік]

У выпадку лінейнай палярызацыі ваганні светлавога вектара падчас распаўсюджвання хвалі адбываюцца ўздоўж адрэзку сталай даўжыні і арыентацыі. Гэта абазначае, што канец вектара E за перыяд светлавых ваганняў апісвае на плоскасці Σ адрэзак, даўжыня якога раўная падвоенай амплітудзе.

Кругавая палярызацыя[правіць | правіць зыходнік]

Мае месца быць у выпадку з’яўлення круга як праекцыі руху канца светлавога вектара E на плоскасць Σ.

Эліптычная палярызацыя[правіць | правіць зыходнік]

Аб гэтым тыпе палярызацыі гавораць, калі канец вектара E будзе апісваць на плоскасці Σ эліпс. Дадзены тып з’яўляецца найбольш агульным, таму што ў крайніх выпадках эліпс выраджаецца ў прамую або круг.

У выпадках кругавой і эліптычнай палярызацыі яшчэ выдзяляюць правую і левую палярызацыю. Калі знахадзіцца насупраць вектара распаўсюджвання k і бачыць кручэнне вектара E па ходзе руху гадзіннай стрэлкі, то гэта — правая палярызацыя, супраць хода — левая.[1]

Тэорыя з’явы[правіць | правіць зыходнік]

Электрамагнітная хваля можа быць раскладзена (як тэарэтычна, так і практычна) на два палярызаваныя складнікі, напрыклад, палярызаваныя вертыкальна і гарызантальна. Магчымыя іншыя раскладанні, напрыклад, па іншай пары ўзаемна перпендыкулярных напрамкаў ці на два складнікі, якія маюць левую і правую кругавую палярызацыю. Пры спробе раскласці лінейна палярызаваную хвалю па кругавых палярызацыях (ці наадварот) паўстануць два складнікі палавіннай інтэнсіўнасці.

Як з квантавага, так і з класічнага пункту гледжання, палярызацыя можа быць апісана двухмерным комплексным вектарам (вектарам Джонса). Палярызацыя фатона з’яўляецца адной з рэалізацый q-біта.

Святло Сонца, якое з’яўляецца цеплавым выпраменьваннем, не мае палярызацыі, аднак безуважлівае святло неба набывае частковую лінейную палярызацыю. Палярызацыя святла змяняецца таксама пры адлюстраванні. На гэтых фактах заснаваны прымяненні палярызуючых фільтраў у фатаграфіі і г. д.

Лінейную палярызацыю мае звычайна выпраменьванне антэн.

Па змене палярызацыі святла пры адлюстраванні ад паверхні можна меркаваць аб структуры паверхні, аптычных пастаянных, таўшчыні ўзору.

Абмежаваць праходжанне палярызаванага святла можна простым паварочваннем палярызацыйнага фільтра.

Калі безуважлівае святло палярызаванае, то, выкарыстоўваючы палярызацыйны фільтр з іншай палярызацыяй, можна абмяжоўваць праходжанне святла. Інтэнсіўнасць святла, якое прайшло праз палярызатары, падпарадкоўваецца закону Малюса. На гэтым прынцыпе працуюць вадкакрысталічныя экраны.

Некаторыя жывыя істоты, напрыклад пчолы, здольныя адрозніваць лінейную палярызацыю святла, што дае ім дадатковыя магчымасці для арыентацыі ў прасторы. Выяўлена, што некаторыя жывёлы, напрыклад рак-багамол, здольныя адрозніваць цыркулярна-палярызаванае святло, то-бок святло з кругавой палярызацыяй.

Практычнае значэнне[правіць | правіць зыходнік]

Левая выява знята без фільтра, правая — праз палярызацыйны фільтр

Хуткасць распаўсюджвання хвалі можа залежаць ад яе палярызацыі.

Дзве хвалі, лінейна палярызаваныя пад прамым вуглом адзін да аднаго, не інтэрферуюць.

Часцей за ўсё гэта з’ява выкарыстоўваецца для стварэння розных аптычных эфектаў, а таксама ў 3D-кінематографе (тэхналогія IMAX), дзе палярызацыя выкарыстоўваецца для падзелу малюнкаў, прызначаных праваму і леваму воку.

Кругавая палярызацыя ўжываецца ў антэнах касмічных ліній сувязі, бо для прыёму сігналу не важна становішча плоскасці палярызацыі перадаючай і прыёмнай антэн. Гэта значыць, кручэнне касмічнага апарата не паўплывае на магчымасць сувязі з ім. Кірунак кручэння кругавой палярызацыі касмічнай прыёмаперадаючай антэны павінна супадаць з кірункам кручэння наземнай прыёмаперадаючай антэны, якая працуе з касмічнай. Тое ж самае з антэнамі лінейнай палярызацыі. У касмічнай сувязі выкарыстоўваецца палярызацыйныя развязка, гэта значыць, на адной частаце працуюць антэны процілеглых напрамкаў кручэння палярызацыі або артаганальных з лінейнай палярызацыяй.

Антэну кругавой палярызацыі выканаць складаней, чым антэну лінейнай палярызацыі, для гэтага патрэбен палярызатар. Антэну з палярызацыяй правага кірунку кручэння лёгка перарабіць у левага кірунку кручэння. Для гэтага трэба павярнуць на 90 градусаў адносна восі кручэння яе палярызатар. Наогул, кругавая палярызацыя — рэч тэарэтычная. На практыцы кажуць аб антэнах эліптычнай палярызацыі — з левым ці правым кірункам кручэння.

Кругавая палярызацыя святла выкарыстоўваецца таксама ў тэхналогіях стэрэакінематографа RealD і MasterImage. Гэтыя тэхналогіі падобныя да IMAX з той розніцай, што кругавая палярызацыя замест лінейнай дазваляе захоўваць стэрэаэфект і пазбягаць дваенне малюнка пры невялікіх бакавых нахілах галавы.

Палярызацыя хваляў знаходзіць прымяненне ў палярызацыйнай галаграфіі.

Зноскі

  1. Оптика: Физический практикум / Авт.-сост. В.А.Саечников, М. И. Хомич, С. В. Трухан. — Мн.: БГУ, 2002. −157 с. ISBN 985-445-734-6.

Лiтаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Оптика. Общая физика : курс лекций / В. А. Саечников, М. И. Хомич. — Минск, 2008.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.. — Т. IV. Оптика.