Поляризация света - одно из главных свойств оптического излучения, которое пребывает в неравноправии разных направлений в плоскости, перпендикулярной собственному световому лучу.
Рисунок 1. Поляризация света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Также поляризацией света часто называют геометрические параметры, способные отражать особенности такого неравноправия. Испускаемая отдельно взятым э излучателем световая волна в единичном акте преломления, всегда полностью поляризована. Однако макроскопические источники света включают в себя огромное количество элементарных излучателей, что в итоге приводит к хаотическому разделению ориентаций вектора в пространстве. Подобный эффект называется естественным (неполяризованным) светом, где существует разность фаз между нестабильными и непрерывно изменяющимися проекциями. В полностью поляризованном свете эта разность фаз всегда строго постоянна.
Создав определенные условия на пути разъединения естественного света, можно выделить из него:
- полностью поляризованную составляющую - формируется при тесном взаимодействии с веществом;
- частично поляризованную – возникает в ряде природных процессов испускания света.
Сущность полной и частичной поляризации света
Полную поляризацию естественного света характеризуют некой проекцией центральной траектории конца вектора в каждой точке светового луча на плоскость, которая в обязательном порядке перпендикулярна лучу.
В общем случае такая эллиптическая поляризация представляет собой эллипс, что непосредственно связан с постоянством разности фаз и частоты колебаний между взаимно перпендикулярными параметрами в монохроматической волновой системе. Для детального описания полной поляризации света необходимо изначально знать точное направление вращения по эллипсу и ориентацию векторов, а также их эксцентриситет.
Частичная поляризация света представляет собой фазовое нестабильное соотношение между компонентами света, которые могут меняться со временем и зависят от измерения всех величин световой оси.
Однако может случиться и так, что составляющие пучок света электромагнитные волны меняются не совершенно хаотически, а действуют взаимно перпендикулярными элементами в некоторой фазовой корреляции, сохраняющейся в течение длительного периода времени. Степень подобного явления в таком частично поляризованном свете описывают коэффициентом уровня поляризации света.
Стоит отметить, что к частичной или полной поляризации света может приводить огромное количество физических процессов. Это, например, преломление и отражение световых лучей, при которых общая поляризация обусловливается различием оптических свойств границы раздела двух пространств для компонент пучка света. Такой эффект может поляризоваться при плавном прохождении через среды, которые обладают естественными или другими воздействиями, вызванные внешними факторами. Поляризация света весьма чувствительна к показателю ориентации и напряженности магнитных и электрических полей; в силовых структурах компоненты, на которые в результате расщепляются спектральные линии светового испускания, оказываются полностью поляризованными.
Виды поляризованного света
Прежде чем научиться определять формулу степени световой поляризации и производить точные расчеты, необходимо понять, какие бывают основные виды поляризованного света:
- Эллиптическая поляризация - конец волновой си такого света описывает сам эллипс.
- Линейная поляризация – частные и непостоянный случай первого варианта, который действует строго в одном направление.
- Круговая или циркулярной поляризация - любой естественный свет возможно представить, как сумму двух взаимно перпендикулярно поляризованных сред.
При этом две перпендикулярно поляризованные волны никогда не взаимодействуют с другими элементами. Их интерференция априори невозможна, так как с точки зрения взаимосвязи амплитуд, они как бы не существуют в реальности друг для друга. Когда они встречаются, то просто проходят дальше, не изменяя своих свойств.
Применение эффекта поляризации весьма обширно. Направив на определенный предмет естественный свет, а получив частично поляризованный, исследователи могут говорить о характеристиках данной поверхности. Однако определить степень поляризации частично поляризованного света нелегко.
Излучение, которое не оснащено конкретными выделенными направлениями, принято называть естественным.
Однако для обитателей нашей планеты это в некотором смысле необходимое приближение. Солнце дает мощный поток электромагнитных волн, имеющих различные длины. Это излучение изначально не поляризовано. Но проходя сквозь толстый атмосферный слой, световые лучи приобретает незначительную поляризацию. Так что уровень преломления естественного света в целом не равен нулю. Этой величиной, из-за ее небольших размеров, часто пренебрегают. Учитывается она только при проведении точных астрономических вычислений, где самая незначительная погрешность может прибавить новой сверхзвезде лет или расстояния.
Примеры частичной поляризации
Ярким примером частичной поляризации выступает свет Солнца, который уже прошел сквозь атмосферу планеты. Толстый слой смеси определенных газов все время находится в хаотичном движении, какие-то участки в итоге уплотняются, другие – разряжаются.
Эти уплотнения постепенно рассеивают часть электромагнитных небольших колебаний, так что до земной поверхности свет доходит частично поляризованным, в остальных случаях излучение световых лучей считается естественным.
Полная поляризация света, источником которого является чистое небо, – это самый простой и широко применяющийся пример данного явления. Другими довольно распространёнными случаями называют блики, расположенные на поверхности воды и стеклянных витринах. При необходимости ликвидировать их можно воспользоваться специальными поляроидными фильтрами, которыми чаще всего пользуются фотографы.
Они становятся незаменимыми, если необходимо запечатлеть на фото защищенные стеклом изображения или же музейные экспонаты. Принцип их прямого действия базируется на том факте, что любой отраженный объект в зависимости от изначального угла своего падения имеет определенную степень поляризации. Таким образом, при взгляде на такой блик можно легко подобрать необходимый угол расположения фильтра, при котором он подавляется до полного исчезновения.
Аналогичного принципа работы придерживаются производители качественных и известных марок противосолнечных очков. Благодаря применению в их стекле поляроидных фильтров возможно убрать ненужные блики, которые исходят от поверхности морской поверхности или мокрого шоссе.
Поляризация света представляет собой не просто физическое явление, которое интересно и нужно изучать. Оно широко используется в современном мире на практике.
