Методы получения поляризованного света рассматривались различными учеными. Наиболее распространенные из них широко применяются в современном мире.
Открытие поляризации света продвинуло науку на много шагов вперед и позволило ученым совершить важные открытия.
Суть поляризации света в исследованиях ученых
В 1819 г. ученые О. Френель и Д. Араго открыли новое явление в физике, названное поляризацией света. Одним из методов ее получение является пример с прохождением света сквозь кристалл турмалина. С этой целью берутся две равные прямоугольные пластины из турмалина, вырезанные таким образом, что одна из сторон совпадает с определенным направлением внутри кристалла (оптическая ось). Далее следует наложить пластины друг на друга, добившись совпадения их осей по направлению, и пропустить через сложенную пару пластинок узкий световой пучок света от какого-либо источника или от Солнца.
Рисунок 1. Поляризация света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
При вращении одной из пластинок вокруг пучка (вторая сохраняет свою неподвижность при этом) можно обнаружить, что следующий пучок света становится более слабым, а при ее повороте на 90°, он и вовсе исчезает. При продолжении вращения пластинки, проходящий пучок света вновь усиливается и постепенно достигает своей предыдущей интенсивности (в условиях ее поворота на 180) иными словами, - после того, как оптические оси снова разместятся параллельным образом.
Световой пучок теряет свою симметричность относительно луча по причине того, что плоскость размещения луча и оси отличается от плоскости, где размещены луч и перпендикуляр к оси турмалиновой пластинки. Таким образом, способность прохождения такого луча сквозь вторую пластинку турмалина будет зависеть от ее ориентации относительно луча. Подобная асимметрия отсутствует в световом пучке, что идет непосредственным образом от источника, при этом ориентация пластинки турмалина для данного пучка света не оказывает влияние на его интенсивность. Это объясняется следующим образом:
- способностью пластинки турмалина к пропусканию световых колебаний исключительно в случае их направленности параллельно оптической оси;
- направленностью световых колебаний в пучке перпендикулярно линии распространяющегося света (световые волны при этом поперечны);
- поперечностью колебаний света от источника (Солнца) и одинаковость их количественного отношения.
Прохождение естественного света сквозь турмалин провоцирует отбор из всех направлений поперечных колебаний исключительно тех, которые он способен пропускать. По этой причине свет, представляя собой совокупность поперечных колебаний одного направления и определяемый ориентацией оси пластинки турмалина, считается плоскополяризованным.
Суть методов поляризации света на примерах
Плоскость колебания электрического вектора называется плоскостью колебаний, совершаемых поляризованным светом, при этом перпендикулярная к ней плоскость считается плоскостью поляризации. Поляризация, таким образом, считается явлением формирования поляризованного света из естественного.
Помимо кристалла турмалина, в науке известны и некоторые другие кристаллы, способны поляризовать свет. При этом большинство из них (к примеру, исландский шпат) могут пропускать два луча одновременно, а эти лучи поляризованы в двух направлениях, взаимно перпендикулярных друг к другу. Это, в свою очередь, создает определенные трудности в ходе наблюдений поляризованного света и требует наличия специальных приспособлений, чтобы отделить эти лучи друг от друга.
Поляризация света может также наблюдаться при отражении и преломлении света. В качестве одного из простейших методов получения плоскополяризованного света (когда колебания осуществляются в одной плоскости) считается его отражение от поверхности стекла.
Частично поляризованный свет будет отличаться от естественного (неполяризованного) амплитудой своих колебаний (тем, что в одной определенной плоскости она оказывается больше или меньше сравнительно с другими плоскостями).
Для получения плоскополяризованного света в физике применяются поляроиды (специальные целлулоидные пленки для нанесения равно ориентированных кристаллов герапатита, их широкое использование наблюдается в автомобильной промышленности).
Водитель благодаря таким поляроидам может видеть отраженный свет фар своего авто, то есть – освещаемую ими дорогу, но при этом не видит свет фар встречной машины, поскольку они тоже покрыты поляроидом. Взаимная перпендикулярность плоскости поляризации защищает водителя от ослепляющего воздействия фар встречного автомобиля.
Действие световых волн в методах получения поляризованного света
Открытие явления поляризации света свидетельствует о поперечности световых волн. Таким образом, удалось установить, что световые волны могут считаться электромагнитными и представлять собой распространение переменных магнитного и электрического полей, чьи напряженности при этом перпендикулярны не только друг к другу, а и к линии распространения волны.
Поперечность световых волн доказали в своих опытах ученые, изучая поляризацию света (в частности, это объясняется, благодаря электромагнитной теории света). Направление световых колебаний может определяться направлением колебаний вектора электро-напряженности. Соответствующие опыты позволили установить тот факт, что у проходящей сквозь турмалин волны колебания вектора такой напряженности будут направленными вдоль оптической оси. Помимо плоскополяризованного света, в природе существуют еще такие значимые виды поляризованного света:
- поляризованный по кругу;
- эллиптически поляризованный свет.
Рисунок 2. Виды поляризации света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Наиболее общим типом световой поляризации света считается эллиптически поляризованный свет, остальные виды поляризации представляют уже частные случаи. С эллиптической поляризацией ученые связывают общее определение естественного света. Так, согласно теории С. Вавилова, естественный свет теоретически можно получать многочисленными способами, если рассматривать его:
- в виде результата наложения однотипных эллипсов (с хаотично размещенными осями);
- в качестве суммы любых эллипсов, которые при этом будут хаотично ориентированными.
