leerdoelen
aan het einde van deze sectie kunt u
- de Betekenis van polarisatie bespreken.
- bespreek de eigenschap van optische activiteit van bepaalde materialen.
Polaroid zonnebrillen zijn voor de meesten van ons bekend. Ze hebben een speciale mogelijkheid om de schittering van licht gereflecteerd door water of glas te snijden (zie Figuur 1). Polaroids hebben dit vermogen vanwege een golf karakteristiek van licht genaamd polarisatie. Wat is polarisatie? Hoe wordt het geproduceerd? Wat zijn enkele van de toepassingen ervan?, De antwoorden op deze vragen zijn gerelateerd aan het golfkarakter van licht.
figuur 1. Deze twee foto ‘ s van een rivier tonen het effect van een polariserend filter in het verminderen van verblinding in licht gereflecteerd door het oppervlak van water. Deel (b) van dit cijfer werd genomen met een polarisatiefilter en deel (a) niet. Als gevolg hiervan wordt de reflectie van wolken en hemel waargenomen in deel (a) niet waargenomen in Deel (b). Polariserende zonnebrillen zijn vooral handig op sneeuw en water., (credit: Amithshs, Wikimedia Commons)
Figuur 2. Een EM-golf, zoals licht, is een dwarsgolf. De elektrische en magnetische velden staan loodrecht op de voortplantingsrichting.
licht is een type elektromagnetische golf (EM). Zoals eerder opgemerkt zijn EM-golven dwarsgolven die bestaan uit variërende elektrische en magnetische velden die loodrecht op de voortplantingsrichting oscilleren (zie Figuur 2). Er zijn specifieke richtingen voor de oscillaties van de elektrische en magnetische velden., Polarisatie is het attribuut dat oscillaties van een golf een bepaalde richting hebben ten opzichte van de voortplantingsrichting van de Golf. (Dit is niet hetzelfde soort polarisatie als die besproken voor de scheiding van lasten. Golven met zo ‘ n richting zouden gepolariseerd zijn. Voor een EM-golf definiëren we de polarisatierichting als de richting die evenwijdig is aan het elektrische veld. Zo kunnen we denken aan de elektrische veldpijlen als het tonen van de richting van polarisatie, zoals in Figuur 2.
om dit nader te onderzoeken, wordt rekening gehouden met de dwarsgolven in de in Figuur 3 afgebeelde kabels., De oscillaties in een touw bevinden zich in een verticaal vlak en zijn naar verluidt verticaal gepolariseerd. Die in het andere touw bevinden zich in een horizontaal vlak en zijn horizontaal gepolariseerd. Als een verticale spleet op het eerste touw wordt geplaatst, gaan de golven door. Een verticale spleet blokkeert echter de horizontaal Gepolariseerde golven. Voor EM-golven is de richting van het elektrische veld analoog aan de storingen aan de touwen.
Figuur 3., De dwarse oscillaties in een touw bevinden zich in een verticaal vlak, en die in het andere touw in een horizontaal vlak. De eerste is verticaal gepolariseerd en de andere horizontaal gepolariseerd. Verticale spleten passeren verticaal Gepolariseerde golven en blokkeren horizontaal Gepolariseerde golven.
Figuur 4. De slanke pijl vertegenwoordigt een straal van ongepolariseerd licht. De vetgedrukte pijlen vertegenwoordigen de richting van polarisatie van de individuele golven die de straal vormen., Omdat het licht niet gepolariseerd is, wijzen de pijlen in alle richtingen.
De Zon en vele andere lichtbronnen produceren golven die willekeurig gepolariseerd zijn (zie Figuur 4). Van dergelijk licht wordt gezegd dat het niet gepolariseerd is omdat het bestaat uit vele golven met alle mogelijke richtingen van polarisatie. Polaroid materialen, uitgevonden door de oprichter van Polaroid Corporation, Edwin Land, fungeren als een polariserende spleet voor licht, waardoor slechts polarisatie in één richting te passeren. Polariserende filters zijn samengesteld uit lange moleculen die in één richting worden uitgelijnd., Denken aan de moleculen als veel spleten, analoog aan die voor de oscillerende touwen, kunnen we begrijpen waarom alleen licht met een specifieke polarisatie door kan komen. De as van een polarisatiefilter is de richting waarin het filter het elektrische veld van een EM-golf passeert (zie Figuur 5).
Figuur 5. Een polarisatiefilter heeft een polarisatieas die fungeert als een spleet die door elektrische velden evenwijdig aan zijn richting gaat. De polarisatierichting van een EM-golf wordt gedefinieerd als de richting van het elektrische veld.,
Figuur 6 toont het effect van twee polariserende filters op oorspronkelijk ongepolariseerd licht. Het eerste filter polariseert het licht langs zijn as. Wanneer de assen van de eerste en tweede filters zijn uitgelijnd (parallel), dan wordt al het gepolariseerde licht doorgegeven door het eerste filter ook doorgegeven door de tweede. Als het tweede polarisatiefilter wordt gedraaid, wordt alleen het lichtdeel dat evenwijdig is aan de as van het tweede filter doorgegeven. Wanneer de assen loodrecht staan, wordt er geen licht doorgegeven door de tweede.
Figuur 6., Het effect van het draaien van twee polariserende filters, waarbij de eerste polariseert het licht. (a) al het gepolariseerde licht wordt doorgegeven door het tweede polarisatiefilter, omdat zijn as evenwijdig is aan de eerste. (B) als de tweede wordt gedraaid, wordt slechts een deel van het licht doorgegeven. (C) wanneer de tweede loodrecht op de eerste staat, wordt er geen licht doorgegeven. (d) op deze foto wordt een polarisatiefilter boven twee andere geplaatst. De as staat loodrecht op het filter rechts (donkere zone) en evenwijdig aan het filter links (lichtere zone). (credit: P. P.,
Figuur 7. Een polariserend filter zendt alleen de component van de Golf evenwijdig aan zijn as, , het verminderen van de intensiteit van elk licht niet gepolariseerd evenwijdig aan zijn as.
alleen de component van de EM-golf evenwijdig aan de as van een filter wordt doorgegeven. Laten we de hoek tussen de polarisatierichting en de as van een filter θ noemen. Als het elektrische veld een amplitude E heeft, dan heeft het uitgezonden deel van de golf een amplitude e cos θ (zie Figuur 7)., Aangezien de intensiteit van een golf evenredig is met de amplitude in het kwadraat, is de intensiteit I van de uitgezonden Golf gerelateerd aan de invallende golf door I = I0 cos2 θ, waarbij I0 de intensiteit is van de gepolariseerde golf voordat deze door het filter gaat. (De bovenstaande vergelijking staat bekend als de wet van Malus.)
Voorbeeld 1. Berekening van de Intensiteitsvermindering door een polarisatiefilter
welke hoek is nodig tussen de richting van het gepolariseerde licht en de as van een polarisatiefilter om de intensiteit met 90,0% te verminderen?
strategie
wanneer de intensiteit met 90,0% wordt verminderd, is deze 10,0% of 0.,100 keer de oorspronkelijke waarde. Dat wil zeggen, I = 0. 100I0. Met behulp van deze informatie kan de vergelijking I = i0 cos2 θ worden gebruikt om de benodigde hoek op te lossen.
oplossing
oplossen van de vergelijking I = i0 cos2 θ Voor cos θ en vervangen door de relatie tussen I en I0 geeft
\displaystyle\cos\theta=\sqrt{\frac{i}{I_0}}=\sqrt{\frac{0.100 I_0}{I_0}}=0,3162\\
oplossen voor θ geeft θ = cos−1 0,3162 = 71,6 º.
discussie
een vrij grote hoek tussen de polarisatierichting en de filteras is nodig om de intensiteit tot 10 te verminderen.,0% van de oorspronkelijke waarde. Dit lijkt redelijk gebaseerd op het experimenteren met polariserende films. Het is interessant dat, onder een hoek van 45º, de intensiteit gereduceerd wordt tot 50% van de oorspronkelijke waarde (zoals u zult zien in de problemen & oefeningen). Merk op dat 71,6 º 18,4 º is van het verminderen van de intensiteit naar nul, en dat onder een hoek van 18,4 º de intensiteit wordt verminderd tot 90,0% van de oorspronkelijke waarde (zoals u ook zult zien in problemen & oefeningen), wat een bewijs van symmetrie geeft.,
polarisatie door reflectie
U kunt nu waarschijnlijk raden dat Polaroid Zonnebrillen de verblinding in gereflecteerd licht hebben weggeknipt omdat dat licht gepolariseerd is. U kunt dit zelf controleren door een Polaroid-zonnebril voor u te houden en ze te draaien terwijl u kijkt naar licht dat wordt gereflecteerd door water of glas. Als je de zonnebril draait, zul je merken dat het licht helder en dim wordt, maar niet helemaal zwart. Dit houdt in dat het gereflecteerde licht gedeeltelijk gepolariseerd is en niet volledig kan worden geblokkeerd door een polarisatiefilter.,
Figuur 8. Polarisatie door reflectie. Ongepolariseerd licht heeft gelijke hoeveelheden verticale en horizontale polarisatie. Na interactie met een oppervlak, worden de verticale componenten bij voorkeur geabsorbeerd of gebroken, waardoor het gereflecteerde licht meer horizontaal gepolariseerd. Dit is verwant aan pijlen die op hun zijkanten stuiteren, terwijl pijlen die op hun uiteinden slaan in het oppervlak gaan.
Figuur 8 illustreert wat er gebeurt wanneer ongepolariseerd licht wordt gereflecteerd van een oppervlak., Verticaal gepolariseerd licht wordt bij voorkeur aan het oppervlak gebroken, zodat het gereflecteerde licht horizontaal gepolariseerd blijft. De redenen voor dit fenomeen zijn buiten het bereik van deze tekst, maar een handige ezelsbruggetje om dit te onthouden is om de polarisatie richting voor te stellen als een pijl. Verticale polarisatie zou zijn als een pijl loodrecht op het oppervlak en zou meer kans om te plakken en niet worden gereflecteerd. Horizontale polarisatie is als een pijl stuiteren op zijn kant en zou meer kans om te worden weerspiegeld., Zonnebrillen met verticale assen zouden dan meer gereflecteerd licht blokkeren dan ongepolariseerd licht van andere bronnen.
aangezien het deel van het licht dat niet wordt gereflecteerd wordt gebroken, hangt de mate van polarisatie af van de brekingsindices van de betrokken media. Het kan worden aangetoond dat gereflecteerd licht volledig gepolariseerd is onder een reflectiehoek θb, gegeven door \Tan\theta_ {\text{b}}= \ frac{n_2}{n_1}\\, waarbij n1 het medium is waarin het invallende en gereflecteerde licht zich verplaatst en n2 de brekingsindex is van het medium dat de interface vormt die het licht weerkaatst., Deze vergelijking staat bekend als Brewster ’s law, en θb staat bekend als Brewster’ s angle, genoemd naar de 19e-eeuwse Schotse natuurkundige die ze ontdekte.
dingen groot en klein: atomaire verklaring van polarisatiefilters
polarisatiefilters hebben een polarisatieas die werkt als een spleet. Deze spleet passeert elektromagnetische golven (vaak zichtbaar licht) die een elektrisch veld evenwijdig aan de AS hebben. Dit wordt bereikt met lange moleculen loodrecht op de as zoals getoond in Figuur 9.
figuur 9., De lange molecules worden loodrecht op de as van een polariserende filter uitgelijnd. De component van het elektrische veld in een EM-golf loodrecht op deze moleculen gaat door het filter, terwijl de component evenwijdig aan de moleculen wordt geabsorbeerd.
Figuur 10 illustreert hoe de component van het elektrische veld evenwijdig aan de lange moleculen wordt geabsorbeerd. Een elektromagnetische golf bestaat uit oscillerende elektrische en magnetische velden. Het elektrische veld is sterk vergeleken met het magnetische veld en is effectiever in het uitoefenen van kracht op ladingen in de moleculen., De meest beà nvloede geladen deeltjes zijn de elektronen in de molecules, aangezien elektronenmassa ‘ s klein zijn. Als het elektron gedwongen wordt te oscilleren, kan het energie absorberen uit de EM-golf. Dit vermindert de velden in de golf en, dus, vermindert de intensiteit. In lange moleculen kunnen elektronen gemakkelijker evenwijdig aan het molecuul oscilleren dan in de loodrechte richting. De elektronen zijn gebonden aan de molecule en zijn meer beperkt in hun beweging loodrecht op de molecule. Zo kunnen de elektronen EM-golven absorberen die een component van hun elektrisch veld parallel aan het molecuul hebben., De elektronen zijn veel minder ontvankelijk voor elektrische velden loodrecht op de molecule en zullen die gebieden toestaan om over te gaan. Aldus is de as van de polariserende filter loodrecht op de lengte van de molecule.
Figuur 10. Artist ‘ s conceptie van een elektron in een lange molecule Oscillerend parallel aan het molecuul. De oscillatie van het elektron absorbeert energie en vermindert de intensiteit van de component van de EM-golf die evenwijdig is aan het molecuul.,
polarisatie door verstrooiing
Figuur 11. Polarisatie door verstrooiing. Ongepolariseerde lichtverstrooiing van luchtmoleculen schudt hun elektronen loodrecht op de richting van de oorspronkelijke straal. Het verstrooide licht heeft daarom een polarisatie loodrecht op de oorspronkelijke richting en geen evenwijdig aan de oorspronkelijke richting.
Als u uw Polaroidzonnebril voor u houdt en ze roteert terwijl u naar de blauwe hemel kijkt, zult u zien dat de hemel helder en dim wordt., Dit is een duidelijke aanwijzing dat het door de lucht verstrooide licht gedeeltelijk gepolariseerd is. Figuur 11 illustreert hoe dit gebeurt. Omdat licht een transversale EM-golf is, trilt het de elektronen van luchtmoleculen loodrecht op de richting die het reist. De elektronen stralen dan uit als kleine antennes. Omdat ze loodrecht op de richting van de lichtstraal oscilleren, produceren ze EM-straling die loodrecht op de richting van de straal gepolariseerd is., Bij het bekijken van het licht langs een lijn loodrecht op de oorspronkelijke straal, zoals in Figuur 11, kan er geen polarisatie zijn in het verstrooide licht evenwijdig aan de oorspronkelijke straal, omdat dat zou vereisen dat de oorspronkelijke straal een longitudinale golf is. Langs andere richtingen kan een component van de andere polarisatie langs de gezichtslijn worden geprojecteerd, en het verstrooide licht zal slechts gedeeltelijk gepolariseerd zijn. Bovendien kan meervoudige verstrooiing licht naar je ogen brengen vanuit andere richtingen en kunnen verschillende polarisaties bevatten.,
Foto ‘ s van de hemel kunnen verduisterd worden door polarisatiefilters, een truc die veel fotografen gebruiken om wolken helderder te maken. Het verspreiden van andere deeltjes, zoals rook of stof, kan ook licht polariseren. Het detecteren van polarisatie in verspreide EM-golven kan een nuttig analytisch hulpmiddel zijn bij het bepalen van de verstrooiingsbron.
Er wordt een reeks optische effecten gebruikt in Zonnebrillen. Naast het feit dat Polaroid, andere zonnebrillen hebben gekleurde pigmenten ingebed in hen, terwijl anderen gebruik maken van niet-reflecterende of zelfs reflecterende coatings., Een recente ontwikkeling is fotochromatische lenzen, die donkerder worden in het zonlicht en binnen helder worden. Fotochromatische lenzen zijn ingebed met organische microkristallijne moleculen die hun eigenschappen veranderen bij blootstelling aan UV in zonlicht, maar duidelijk worden in kunstlicht zonder UV.
Take-Home Experiment: polarisatie
Polaroid zonnebril zoeken en de ene roteren terwijl u de andere stil houdt en naar verschillende oppervlakken en objecten kijken. Verklaar je observaties. Wat is het verschil in Hoek van wanneer je een maximale intensiteit ziet tot wanneer je een minimale intensiteit ziet?, Zoek een reflecterend glasoppervlak en doe hetzelfde. Onder welke hoek moet het glas worden gericht om minimale verblinding te geven?
vloeibare kristallen en andere Polarisatieeffecten in materialen
hoewel u ongetwijfeld op de hoogte bent van LCD ‘ s (liquid crystal displays) die worden aangetroffen in horloges, rekenmachines, computerschermen, mobiele telefoons, flatscreen-televisies en andere talloze plaatsen, weet u misschien niet dat deze op polarisatie zijn gebaseerd. Vloeibare kristallen zijn zo genoemd omdat hun moleculen kunnen worden uitgelijnd, hoewel ze in een vloeistof., Vloeibare kristallen hebben de eigenschap dat ze de polarisatie van licht door hen 90º kunnen draaien. Bovendien kan deze eigenschap worden uitgeschakeld door het toepassen van een spanning, zoals afgebeeld in Figuur 12. Het is mogelijk om deze eigenschap snel en in kleine goed gedefinieerde gebieden te manipuleren om de contrastpatronen te creëren die we in zoveel LCD-apparaten zien.
in lcd-televisies met een flatscreen is er een groot licht aan de achterkant van de TV. Het licht reist naar het voorscherm door miljoenen kleine eenheden genaamd pixels (beeldelementen)., Een daarvan is weergegeven in Figuur 12 (a) en (b). Elke eenheid heeft drie cellen, met rode, blauwe of groene filters, elk onafhankelijk gecontroleerd. Wanneer de spanning over een vloeibaar kristal is uitgeschakeld, laat het vloeibare kristal het licht door het filter. Men kan het beeldcontrast variëren door de sterkte van de spanning die op het vloeibare kristal wordt toegepast te variëren.
Figuur 12., (A) gepolariseerd licht wordt 90º gedraaid door een vloeibaar kristal en vervolgens overgegaan door een polariserende filter dat zijn as loodrecht op de oorspronkelijke polarisatierichting heeft. (b) Wanneer een spanning wordt toegepast op het vloeibare kristal, wordt het gepolariseerde licht niet gedraaid en wordt geblokkeerd door het filter, waardoor het gebied donker is in vergelijking met zijn omgeving. (c) LCD ’s kunnen kleurspecifiek, klein en snel genoeg worden gemaakt om te gebruiken in laptopcomputers en tv’ s. (credit: Jon Sullivan)
veel kristallen en oplossingen roteren het polarisatievlak van licht dat er doorheen gaat., Van dergelijke stoffen wordt gezegd dat ze optisch actief zijn. Voorbeelden hiervan zijn suikerwater, insuline en collageen (zie Figuur 13). Naast afhankelijk van het type stof, is de hoeveelheid en de draairichting afhankelijk van een aantal factoren. Onder deze is de concentratie van de stof, de afstand het licht reist door het, en de golflengte van het licht. Optische activiteit is te wijten aan de asymmetrische vorm van moleculen in de stof, zoals spiraalvormig., Metingen van de rotatie van gepolariseerd licht door stoffen kunnen dus worden gebruikt om concentraties te meten, een standaardtechniek voor suikers. Het kan ook informatie geven over de vormen van moleculen, zoals eiwitten, en factoren die hun vormen beïnvloeden, zoals temperatuur en pH.
Figuur 13. Optische activiteit is het vermogen van sommige stoffen om het polarisatievlak van licht door hen te draaien. De rotatie wordt gedetecteerd met een polarisatiefilter of analyzer.,
glas en kunststof worden optisch actief bij stress; hoe groter de stress, hoe groter het effect. Optische spanningsanalyse op ingewikkelde vormen kan worden uitgevoerd door er plastic modellen van te maken en ze te observeren door middel van gekruiste filters, zoals te zien is in Figuur 14. Het is duidelijk dat het effect zowel van Golflengte als van spanning afhangt. De golflengteafhankelijkheid wordt soms ook gebruikt voor artistieke doeleinden.
Figuur 14. Optische spanningsanalyse van een plastic lens geplaatst tussen gekruiste polarisatoren., (credit: Infopro, Wikimedia Commons)
een ander interessant fenomeen geassocieerd met gepolariseerd licht is het vermogen van sommige kristallen om een ongepolariseerde lichtstraal in twee te splitsen. Van dergelijke kristallen wordt gezegd dat ze tweevoudig zijn (zie figuur 15). Elk van de gescheiden stralen heeft een specifieke polarisatie. De ene gedraagt zich normaal en wordt de gewone straal genoemd, terwijl de andere de wet van Snell niet gehoorzaamt en de buitengewone straal wordt genoemd. Birefringent kristallen kunnen worden gebruikt om Gepolariseerde stralen van ongepolariseerd licht te produceren., Sommige birefringent materialen absorberen bij voorkeur een van de polarisaties. Deze materialen worden dichroïsch genoemd en kunnen polarisatie veroorzaken door deze preferentiële absorptie. Dit is fundamenteel hoe polariserende filters en andere polarisatoren werken. De geà nteresseerde lezer wordt uitgenodigd om de talrijke eigenschappen van materialen met betrekking tot polarisatie verder na te streven.
figuur 15. Tweevormige materialen, zoals het gemeenschappelijke mineraal calciet, splitsen ongepolariseerde lichtbundels in twee., De gewone straal gedraagt zich zoals verwacht, maar de buitengewone straal voldoet niet aan de wet van Snell.
Section Summary
- polarisatie is het attribuut dat golfschommelingen een bepaalde richting hebben ten opzichte van de voortplantingsrichting van de Golf.
- EM golven zijn dwarsgolven die gepolariseerd kunnen zijn.
- de polarisatierichting wordt gedefinieerd als de richting die evenwijdig is aan het elektrische veld van de EM-golf.
- ongepolariseerd licht bestaat uit vele stralen met willekeurige polarisatierichtingen.,
- licht kan gepolariseerd worden door het door een polarisatiefilter of ander polarisatiemateriaal te laten lopen. De intensiteit I van gepolariseerd licht na het passeren van een polarisatiefilter is I = I0 cos2 θ, waarbij I0 de oorspronkelijke intensiteit is en θ de hoek tussen de polarisatierichting en de as van het filter.
- polarisatie wordt ook veroorzaakt door reflectie.,
- Brewster ’s wet stelt dat gereflecteerd licht volledig gepolariseerd zal worden onder de reflectiehoek θb, bekend als Brewster’ s angle, gegeven door een verklaring die bekend staat als Brewster ‘ s law: \tan{\Theta }_{\text{b}}=\frac{{n}_{2}}{{n}_{1}}\\, waarbij n1 het medium is waarin het invallende en gereflecteerde licht zich verplaatst en n2 de brekingsindex is van het medium dat de interface vormt die het licht weerkaatst.
- polarisatie kan ook worden veroorzaakt door verstrooiing.,
- Er zijn een aantal soorten optisch werkzame stoffen die de richting van de polarisatie van het licht dat er doorheen gaat roteren.
conceptuele vragen
- onder welke omstandigheden verandert de lichtfase door reflectie? Is de fase gerelateerd aan polarisatie?
- kan een geluidsgolf in de lucht gepolariseerd worden? Leggen.
- Er gaat geen licht door twee perfecte polarisatiefilters met loodrechte assen. Als er echter een derde polarisatiefilter tussen de oorspronkelijke twee wordt geplaatst, kan er wat licht passeren. Waarom is dit?, Onder welke omstandigheden gaat het meeste licht door?
- leg uit wat er gebeurt met de energie die door het licht wordt gedragen en die gedimd wordt door twee gekruiste polarisatiefilters.
- wanneer deeltjes die licht verstrooien veel kleiner zijn dan zijn Golflengte, is de hoeveelheid verstrooiing evenredig met \frac{1}{{\lambda }^{4}}\\. Betekent dit dat er meer verstrooiing is voor kleine λ dan grote λ? Hoe verhoudt dit zich tot het feit dat de lucht blauw is?
- leg aan de hand van de informatie in de vorige vraag uit waarom zonsondergangen rood zijn.,
- wanneer licht wordt gereflecteerd onder de hoek van Brewster vanaf een glad oppervlak, is het 100% gepolariseerd evenwijdig aan het oppervlak. Een deel van het licht zal worden gebroken in het oppervlak. Beschrijf hoe je een experiment zou doen om de polarisatie van het gebroken licht te bepalen. Welke richting zou je verwachten dat de polarisatie heeft en zou je verwachten dat het 100% is?
problemen & oefeningen
- welke hoek is nodig tussen de richting van gepolariseerd licht en de as van een polarisatiefilter om de intensiteit ervan in de helft te snijden?,
- de hoek tussen de assen van twee polarisatiefilters is 45,0 º. Met hoeveel vermindert het tweede filter de intensiteit van het licht dat door het eerste komt?
- Als u volledig gepolariseerd licht met een intensiteit van 150 W/m2 hebt, wat zal de intensiteit zijn na het passeren door een polarisatiefilter met zijn as in een hoek van 89,0 º ten opzichte van de polarisatierichting van het licht?
- welke hoek moet de as van een polarisatiefilter maken met de richting van het gepolariseerde licht met een intensiteit van 1,00 kW / m2 om de intensiteit te verminderen tot 10,0 W/m2?,
- aan het einde van Voorbeeld 1 werd gesteld dat de intensiteit van gepolariseerd licht wordt verminderd tot 90,0% van zijn oorspronkelijke waarde door een polarisatiefilter te passeren met zijn as onder een hoek van 18,4 º ten opzichte van de richting van de polarisatie. Controleer deze verklaring.
- laat zien dat als je drie polariserende filters hebt, met de tweede onder een hoek van 45º tot de eerste en de derde onder een hoek van 90,0 º tot de eerste, de intensiteit van het licht dat door de eerste wordt doorgegeven zal worden verminderd tot 25,0% van zijn waarde., (Dit in tegenstelling tot het hebben van alleen de eerste en derde, waardoor de intensiteit tot nul, zodat het plaatsen van de tweede tussen hen verhoogt de intensiteit van het uitgezonden licht.)
- bewijs dat, als I de intensiteit is van het licht dat wordt uitgezonden door twee polariserende filters met assen onder een hoek θ en I’ de intensiteit is wanneer de assen onder een hoek 90,0 ° − θ staan, dan I + I’ = I0 de oorspronkelijke intensiteit. (Hint: gebruik de trigonometrische identiteiten cos (90.0 º-θ) = sin θ en cos2 θ + sin2 θ = 1.)
- onder welke hoek zal het licht dat door diamant wordt gereflecteerd volledig gepolariseerd zijn?,
- Wat is de hoek van Brewster voor licht dat zich verplaatst in water dat wordt gereflecteerd door kroonglas?
- een duiker ziet licht gereflecteerd van het wateroppervlak. In welke hoek zal dit licht volledig gepolariseerd zijn?
- in welke hoek is het licht in kroonglas volledig gepolariseerd wanneer het door water wordt gereflecteerd, zoals in een aquarium?
- het licht dat bij 55,6 ° wordt gereflecteerd door een venster is volledig gepolariseerd. Wat is de brekingsindex van het venster en de waarschijnlijke stof waarvan het is gemaakt?
- (A) het licht dat bij 62,5 º van een edelsteen in een ring wordt gereflecteerd, is volledig gepolariseerd., Kan de edelsteen een diamant zijn? (B) onder welke hoek zou het licht volledig gepolariseerd zijn als de edelsteen in water was?
- indien θb de hoek van Brewster is voor licht dat wordt gereflecteerd vanaf de bovenkant van een raakvlak tussen twee stoffen, en θ ‘B de hoek van Brewster is voor licht dat van onderen wordt gereflecteerd, bewijs dan dat θb + θ’ B = 90,0 º.
- geïntegreerde Concepten. Als een polarisatiefilter de intensiteit van gepolariseerd licht vermindert tot 50,0% van zijn oorspronkelijke waarde, met hoeveel worden de elektrische en magnetische velden verminderd?
- geïntegreerde Concepten., Stel je zet op twee paar Polaroid zonnebrillen met hun assen onder een hoek van 15,0 º. Hoeveel langer duurt het licht om een bepaalde hoeveelheid energie in je oog te deponeren in vergelijking met een enkele zonnebril? Stel dat de lenzen helder zijn, behalve hun polariserende eigenschappen.
- geïntegreerde Concepten. (A) op een dag waarop de intensiteit van het zonlicht 1,00 kW/m2 bedraagt, richt een cirkelvormige lens met een diameter van 0,200 m licht op water in een zwart bekerglas. Voor de lens worden twee polariserende plastic platen geplaatst met hun assen onder een hoek van 20,0 º., Ervan uitgaande dat het zonlicht ongepolariseerd is en de polarisatoren 100% efficiënt zijn, wat is de initiële verwarmingssnelheid van het water in ºC / s, ervan uitgaande dat het 80,0% geabsorbeerd is? Het aluminium bekerglas heeft een massa van 30,0 gram en bevat 250 gram water. (b) worden de polariserende filters heet? Leggen.,vlak
optisch actieve stoffen die draai het vlak van de polarisatie van het licht dat door hen
polarisatie: het kenmerk dat golf oscillaties hebben een duidelijke richting in vergelijking met de voortplantingsrichting van de golf
gepolariseerde: golven met het elektrische en magnetische veld oscillaties in een bepaalde richting
het gereflecteerde licht dat is volledig gepolariseerd: licht dat wordt gereflecteerd op de hoek van reflectie θb, bekend als de Brewster hoek
gepolariseerd: golven die willekeurig gepolariseerde
verticaal gepolariseerd: de oscillaties zijn in een verticaal vlak
Leave a Reply