cele nauki
pod koniec tej sekcji będziesz mógł
- omówić znaczenie polaryzacji.
- omów właściwości aktywności optycznej niektórych materiałów.
okulary przeciwsłoneczne Polaroid są znane większości z nas. Mają specjalną zdolność do cięcia blasku światła odbitego od wody lub szkła (patrz rysunek 1). Polaroidy mają tę zdolność z powodu fali charakterystycznej dla światła zwanej polaryzacją. Co to jest polaryzacja? Jak jest produkowany? Jakie są jego zastosowania?, Odpowiedzi na te pytania związane są z falowym charakterem światła.
Rysunek 1. Te dwie fotografie rzeki pokazują efekt filtra polaryzacyjnego w zmniejszaniu odblasków w świetle odbitym od powierzchni wody. Część (b) tej figury została wzięta filtrem polaryzacyjnym, a część (a) nie. W rezultacie, odbicie chmur i nieba obserwowane w części (a) nie jest obserwowane w części (b). Okulary polaryzacyjne są szczególnie przydatne na śniegu i wodzie., (credit: Amithshs, Wikimedia Commons)
Rysunek 2. Fala EM, taka jak światło, jest falą poprzeczną. Pola elektryczne i magnetyczne są prostopadłe do kierunku propagacji.
światło jest jednym z rodzajów fali elektromagnetycznej (EM). Jak wspomniano wcześniej, fale EM są falami poprzecznymi składającymi się z różnych pól elektrycznych i magnetycznych, które oscylują prostopadle do kierunku propagacji (patrz rysunek 2). Istnieją specyficzne Kierunki drgań pola elektrycznego i magnetycznego., Polaryzacja jest atrybutem, że oscylacje fali mają określony kierunek w stosunku do kierunku propagacji fali. (Nie jest to ten sam rodzaj polaryzacji, co omawiany dla rozdzielenia ładunków.) Fale o takim kierunku są uważane za spolaryzowane. Dla fali EM definiujemy kierunek polaryzacji jako kierunek równoległy do pola elektrycznego. W ten sposób możemy myśleć o strzałkach pola elektrycznego jako pokazujących kierunek polaryzacji, jak na rysunku 2.
aby dokładniej to zbadać, rozważ fale poprzeczne w linach pokazanych na rysunku 3., Oscylacje w jednej linie są w płaszczyźnie pionowej i mówi się, że są spolaryzowane pionowo. Te w drugiej liny są w płaszczyźnie poziomej i są poziomo spolaryzowane. Jeśli pionowa szczelina zostanie umieszczona na pierwszej Linie, fale przechodzą przez nią. Jednak pionowa szczelina blokuje poziomo spolaryzowane fale. Dla fal EM kierunek pola elektrycznego jest analogiczny do zakłóceń na linach.
Rysunek 3., Oscylacje poprzeczne w jednej linie są w płaszczyźnie pionowej, a te w drugiej liny są w płaszczyźnie poziomej. Pierwszy mówi się, że jest spolaryzowany pionowo, a drugi mówi się, że jest spolaryzowany poziomo. Pionowe szczeliny przechodzą pionowo spolaryzowane fale i blokują poziomo spolaryzowane fale.
Rysunek 4. Smukła strzała reprezentuje promień niepolaryzowanego światła. Pogrubione strzałki przedstawiają kierunek polaryzacji poszczególnych fal wchodzących w skład promienia., Ponieważ światło jest niepolaryzowane, strzałki wskazują we wszystkich kierunkach.
słońce i wiele innych źródeł światła wytwarzają fale, które są losowo spolaryzowane (patrz rysunek 4). Mówi się, że takie światło jest niepolaryzowane, ponieważ składa się z wielu fal o wszystkich możliwych kierunkach polaryzacji. Materiały Polaroid, wynalezione przez założyciela Polaroid Corporation, Edwina Land ' a, działają jako szczelina polaryzacyjna dla światła, pozwalająca na przepuszczanie polaryzacji tylko w jednym kierunku. Filtry polaryzacyjne składają się z długich cząsteczek ustawionych w jednym kierunku., Myśląc o cząsteczkach tak wielu szczelin, analogicznych do tych dla oscylujących Lin, możemy zrozumieć, dlaczego tylko światło o określonej polaryzacji może się przedostać. Oś filtra polaryzacyjnego to kierunek, wzdłuż którego filtr przechodzi przez pole elektryczne fali EM (patrz rysunek 5).
Rysunek 5. Filtr polaryzacyjny ma oś polaryzacji, która działa jak szczelina przechodząca przez pola elektryczne równolegle do jego kierunku. Kierunek polaryzacji fali EM definiuje się jako kierunek jej pola elektrycznego.,
Rysunek 6 przedstawia wpływ dwóch filtrów polaryzacyjnych na pierwotnie niepolaryzowane światło. Pierwszy filtr polaryzuje światło wzdłuż jego osi. Gdy osie pierwszego i drugiego filtra są wyrównane (równoległe), to całe spolaryzowane światło przepuszczane przez pierwszy filtr jest również przepuszczane przez drugi. Jeśli drugi filtr polaryzacyjny jest obrócony, przechodzi tylko składnik światła równoległy do osi drugiego filtra. Gdy osie są prostopadłe, żadne światło nie jest przepuszczane przez sekundę.
Rysunek 6., Efekt obracania się dwóch filtrów polaryzacyjnych, w których pierwszy polaryzuje światło. (a) całe spolaryzowane światło jest przepuszczane przez drugi filtr polaryzacyjny, ponieważ jego oś jest równoległa do pierwszej. (b) gdy drugi jest obracany, przepuszcza się tylko część światła. (c) gdy drugi jest prostopadły do pierwszego, nie przepuszcza się światła. (d) Na zdjęciu tym filtr polaryzacyjny umieszczony jest nad dwoma innymi. Jego oś jest prostopadła do filtra po prawej (ciemny obszar) i równoległa do filtra po lewej (jaśniejszy obszar). (kredyt: P. P., Urone)
Rysunek 7. Filtr polaryzacyjny przepuszcza tylko składnik fali równoległej do jej osi, zmniejszając natężenie dowolnego światła nie spolaryzowanego równolegle do jej osi.
przepuszczany jest tylko składnik fali EM równoległy do osi filtra. Nazwijmy kąt między kierunkiem polaryzacji a osią filtra θ. Jeśli pole elektryczne ma amplitudę E, to transmitowana część fali ma amplitudę e cos θ (patrz rysunek 7)., Ponieważ natężenie fali jest proporcjonalne do jej amplitudy do kwadratu, natężenie i transmitowanej fali jest związane z falą padającą przez i = I0 cos2 θ, gdzie I0 jest natężeniem spolaryzowanej fali przed przejściem przez filtr. (Powyższe równanie znane jest jako prawo Malusa.)
przykład 1. Obliczanie redukcji natężenia przez filtr polaryzacyjny
Jaki kąt jest potrzebny między kierunkiem światła spolaryzowanego a osią filtra polaryzacyjnego, aby zmniejszyć jego natężenie o 90,0%?
Strategia
gdy intensywność jest zmniejszona o 90,0%, wynosi 10,0% lub 0.,100-krotność pierwotnej wartości. Oznacza to, że I = 0. 100I0. Korzystając z tej informacji, równanie i = I0 cos2 θ może być wykorzystane do rozwiązania dla potrzebnego kąta.
rozwiązanie
rozwiązanie równania i = I0 cos2 θ Dla cos θ i podstawienie z relacją między I A I0 daje
\displaystyle\cos\theta=\sqrt{\frac{i}{i_0}}=\sqrt{\frac{0.100 i_0}{I_0}}=0.3162\\
rozwiązanie dla θ daje θ = cos−1 0.3162 = 71.6 º.
dyskusja
aby zmniejszyć intensywność do 10 potrzebny jest dość duży kąt między kierunkiem polaryzacji a osią filtra.,0% jego pierwotnej wartości. Wydaje się to rozsądne w oparciu o eksperymenty z polaryzacyjnymi filmami. Interesujące jest to, że pod kątem 45º intensywność jest zmniejszona do 50% swojej pierwotnej wartości (jak pokażesz w tej sekcji problemy & ćwiczenia). Zauważ, że 71.6 º to 18.4 º od zmniejszenia intensywności do zera, i że pod kątem 18.4 º intensywność jest zmniejszona do 90.0% pierwotnej wartości (jak pokazujesz również w Problems & ćwiczenia), dając dowód symetrii.,
Polaryzacja przez odbicie
już chyba można się domyślić, że okulary Polaroid tną odblaski w świetle odbitym, ponieważ to światło jest spolaryzowane. Możesz to sprawdzić, trzymając okulary przeciwsłoneczne Polaroid przed sobą i obracając je, patrząc na światło odbite od wody lub szkła. Gdy obrócisz okulary przeciwsłoneczne, zauważysz, że światło staje się jasne i przyciemnione, ale nie całkowicie czarne. Oznacza to, że odbite światło jest częściowo spolaryzowane i nie może być całkowicie zablokowane przez filtr polaryzacyjny.,
Rysunek 8. Polaryzacja przez odbicie. Światło niepolaryzowane ma równe ilości polaryzacji pionowej i poziomej. Po interakcji z powierzchnią składniki pionowe są preferencyjnie absorbowane lub załamywane, pozostawiając odbite światło bardziej spolaryzowane poziomo. Jest to podobne do strzał uderzających po bokach odbijających się, podczas gdy strzały uderzające na ich końcach trafiają w powierzchnię.
Rysunek 8 ilustruje, co się dzieje, gdy niepolaryzowane światło odbija się od powierzchni., Światło spolaryzowane pionowo jest preferencyjnie załamywane na powierzchni, dzięki czemu odbite światło pozostaje bardziej spolaryzowane poziomo. Przyczyny tego zjawiska wykraczają poza zakres tego tekstu, ale wygodnym mnemonikiem do zapamiętania tego jest wyobrażenie sobie kierunku polaryzacji, aby był jak strzałka. Polaryzacja Pionowa byłaby jak strzałka prostopadła do powierzchni i byłaby bardziej podatna na przyklejenie i nie odbicie. Polaryzacja pozioma jest jak strzałka odbijająca się od jej boku i byłaby bardziej prawdopodobna do odbicia., Okulary przeciwsłoneczne z pionowymi osiami blokowałyby wtedy więcej światła odbitego niż światło niepolaryzowane z innych źródeł.
ponieważ część światła, która nie jest odbijana, jest załamywana, wielkość polaryzacji zależy od współczynników załamania zaangażowanych mediów. Można wykazać, że światło odbite jest całkowicie spolaryzowane pod kątem odbicia θb, podanym przez \tan \ theta_ {\text{b}}= \ frac{n_2} {n_1}\, gdzie n1 jest medium, w którym światło padające i odbite porusza się, a n2 jest współczynnikiem załamania medium, które tworzy interfejs odbijający światło., Równanie to jest znane jako prawo Brewstera, a θb jest znane jako kąt Brewstera, nazwany na cześć XIX-wiecznego Szkockiego fizyka, który je odkrył.
rzeczy wielkie i małe: atomowe Wyjaśnienie filtrów polaryzacyjnych
filtry polaryzacyjne mają oś polaryzacji, która działa jak szczelina. Szczelina ta przechodzi fale elektromagnetyczne (często światło widzialne), które mają pole elektryczne równoległe do osi. Osiąga się to za pomocą długich cząsteczek ustawionych prostopadle do osi, jak pokazano na rysunku 9.
Rysunek 9., Długie cząsteczki są ustawione prostopadle do osi filtra polaryzacyjnego. Składnik pola elektrycznego w fali EM prostopadłej do tych cząsteczek przechodzi przez filtr, podczas gdy składnik równoległy do cząsteczek jest absorbowany.
Rysunek 10 ilustruje sposób wchłaniania składnika pola elektrycznego równoległego do długich cząsteczek. Fala elektromagnetyczna składa się z oscylujących pól elektrycznych i magnetycznych. Pole elektryczne jest silne w porównaniu z polem magnetycznym i jest bardziej skuteczne w wywieraniu siły na ładunki w cząsteczkach., Najbardziej dotknięte naładowane cząstki są elektrony w cząsteczkach, ponieważ masy elektronów są małe. Jeśli elektron jest zmuszony do oscylacji, może absorbować energię z fali em. Zmniejsza to pola w fali, a tym samym zmniejsza jej intensywność. W długich cząsteczkach elektrony mogą łatwiej oscylować równolegle do cząsteczki niż w kierunku prostopadłym. Elektrony są związane z cząsteczką i są bardziej ograniczone w ich ruchu prostopadłym do cząsteczki. W ten sposób elektrony mogą absorbować fale EM, które mają składnik ich pola elektrycznego równoległego do cząsteczki., Elektrony są znacznie mniej wrażliwe na pola elektryczne prostopadłe do cząsteczki i pozwolą tym Polom przejść. W ten sposób oś filtra polaryzacyjnego jest prostopadła do długości cząsteczki.
Rysunek 10. Koncepcja artystyczna elektronu w długiej cząsteczce oscylującej równolegle do cząsteczki. Oscylacja elektronu pochłania energię i zmniejsza intensywność składowej fali EM, która jest równoległa do cząsteczki.,
Polaryzacja przez rozpraszanie
Rysunek 11. Polaryzacja przez rozpraszanie. Niezpolaryzowane światło rozpraszające z cząsteczek powietrza wstrząsa ich elektronami prostopadłymi do kierunku pierwotnego promienia. Światło rozproszone ma zatem polaryzację prostopadłą do pierwotnego kierunku, a żadna nie jest równoległa do pierwotnego kierunku.
Jeśli trzymasz okulary Polaroid przed sobą i obracasz je, patrząc na błękitne niebo, zobaczysz, że niebo staje się jasne i przyciemnione., Jest to wyraźne wskazanie, że światło rozproszone przez powietrze jest częściowo spolaryzowane. Rysunek 11 pomaga zilustrować, jak to się dzieje. Ponieważ światło jest poprzeczną falą EM, wibruje elektrony cząsteczek powietrza prostopadle do kierunku, w którym się porusza. Elektrony następnie promieniują jak małe anteny. Ponieważ oscylują prostopadle do kierunku promienia światła, wytwarzają promieniowanie EM, które jest spolaryzowane prostopadle do kierunku promienia., Podczas oglądania światła wzdłuż linii prostopadłej do pierwotnego promienia, jak na rysunku 11, nie może być polaryzacji w świetle rozproszonym równoległym do pierwotnego promienia, ponieważ wymagałoby to, aby oryginalny promień był falą wzdłużną. Wzdłuż innych kierunków, Składnik drugiej polaryzacji może być wyświetlany wzdłuż linii wzroku, a światło rozproszone będzie tylko częściowo spolaryzowane. Ponadto wielokrotne rozpraszanie może przynieść światło do oczu z innych kierunków i może zawierać różne polaryzacje.,
Zdjęcia nieba można przyciemnić za pomocą filtrów polaryzacyjnych, sztuczki używanej przez wielu fotografów do rozjaśniania chmur przez kontrast. Rozpraszanie innych cząstek, takich jak dym lub pył, może również spolaryzować światło. Wykrywanie polaryzacji w rozproszonych falach EM może być użytecznym narzędziem analitycznym w określaniu źródła rozpraszania.
istnieje szereg efektów optycznych stosowanych w okularach przeciwsłonecznych. Oprócz tego, że są Polaroidami, inne okulary mają osadzone w nich kolorowe pigmenty, podczas gdy inne używają powłok nieodblaskowych lub nawet odblaskowych., Najnowszym osiągnięciem są soczewki fotochromowe, które przyciemniają się w świetle słonecznym i stają się jasne w pomieszczeniach. Soczewki fotochromowe są osadzone w organicznych cząsteczkach mikrokrystalicznych, które zmieniają swoje właściwości pod wpływem promieniowania UV w świetle słonecznym, ale stają się jasne w sztucznym oświetleniu bez UV.
eksperyment z polaryzacją
Znajdź okulary przeciwsłoneczne Polaroid i obróć jedną, przytrzymując drugą nieruchomo, i spójrz na różne powierzchnie i Obiekty. Wyjaśnij swoje spostrzeżenia. Jaka jest różnica w kącie od kiedy widzisz maksymalną intensywność do Kiedy widzisz minimalną intensywność?, Znajdź odblaskową szklaną powierzchnię i zrób to samo. Pod jakim kątem szkło musi być zorientowane, aby dać minimalny blask?
ciekłe kryształy i inne efekty polaryzacji w materiałach
Chociaż jesteś niewątpliwie świadomy wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD) znalezionych w zegarkach, kalkulatorach, ekranach komputerowych, telefonach komórkowych, telewizorach płaskoekranowych i innych niezliczonych miejscach, możesz nie być świadomy, że są one oparte na polaryzacji. Ciekłe kryształy są tak nazwane, ponieważ ich cząsteczki mogą być wyrównane, nawet jeśli są w cieczy., Ciekłe kryształy mają tę właściwość, że mogą obracać polaryzację światła przechodzącego przez nie o 90º. Ponadto właściwość tę można wyłączyć przez zastosowanie napięcia, jak pokazano na rysunku 12. Możliwe jest szybkie manipulowanie tą cechą i w małych dobrze zdefiniowanych regionach, aby stworzyć wzory kontrastu, które widzimy w tak wielu urządzeniach LCD.
w telewizorach LCD z płaskim ekranem z tyłu telewizora znajduje się duże światło. Światło przemieszcza się na przedni ekran przez miliony małych jednostek zwanych pikselami (elementami obrazu)., Jeden z nich pokazany jest na rysunkach 12 (a) i (b). Każda jednostka ma trzy komórki, z czerwonymi, niebieskimi lub zielonymi filtrami, każda kontrolowana niezależnie. Gdy napięcie w ciekłym krysztale jest wyłączone, ciekły kryształ przepuszcza światło przez dany filtr. Można zmieniać kontrast obrazu, zmieniając siłę napięcia przyłożonego do ciekłego kryształu.
Rysunek 12., (a) spolaryzowane światło jest obracane o 90º przez ciekły kryształ, a następnie przepuszczane przez filtr polaryzacyjny, który ma swoją oś prostopadłą do pierwotnego kierunku polaryzacji. (b) gdy napięcie jest przyłożone do ciekłego kryształu, spolaryzowane światło nie jest obracane i jest blokowane przez filtr, dzięki czemu obszar ciemny w porównaniu z otoczeniem. (c) LCD mogą być dostosowane do koloru, małe i wystarczająco szybkie, aby używać ich w laptopach i telewizorach. (kredyt: Jon Sullivan)
wiele kryształów i roztworów obraca płaszczyznę polaryzacji światła przechodzącego przez nie., Mówi się, że takie substancje są optycznie aktywne. Przykładami są woda cukrowa, insulina i kolagen (patrz rysunek 13). Oprócz zależności od rodzaju substancji, ilość i kierunek obrotu zależy od wielu czynników. Wśród nich jest stężenie substancji, odległość, przez którą przechodzi światło i długość fali światła. Aktywność optyczna wynika z asymetrycznego kształtu cząsteczek w substancji, takich jak helical., Pomiary rotacji spolaryzowanego światła przechodzącego przez substancje mogą być zatem wykorzystywane do pomiaru stężeń, standardowej techniki dla cukrów. Może również dostarczać informacji na temat kształtów cząsteczek, takich jak białka, oraz czynników wpływających na ich kształt, takich jak temperatura i pH.
rysunek 13. Aktywność optyczna to zdolność niektórych substancji do obracania płaszczyzny polaryzacji światła przechodzącego przez nie. Obrót jest wykrywany za pomocą filtra polaryzacyjnego lub analizatora.,
szkło i plastik stają się optycznie aktywne po naprężeniu; im większy naprężenie, tym większy efekt. Optyczna analiza naprężeń na skomplikowanych kształtach może być wykonana poprzez wykonanie plastikowych modeli i obserwację ich przez skrzyżowane filtry, jak widać na rysunku 14. Jest oczywiste, że efekt zależy od długości fali, a także od stresu. Zależność długości fali jest czasami również używana do celów artystycznych.
Rysunek 14. Optyczna analiza naprężeń soczewki z tworzywa sztucznego umieszczonej między skrzyżowanymi polaryzatorami., (źródło: Infopro, Wikimedia Commons)
Innym ciekawym zjawiskiem związanym ze światłem spolaryzowanym jest zdolność niektórych kryształów do dzielenia niepolaryzowanej wiązki światła na dwie części. Mówi się, że takie kryształy są dwójłomne (patrz rysunek 15). Każdy z oddzielonych promieni ma określoną polaryzację. Jeden zachowuje się normalnie i jest nazywany zwykłym promieniem, podczas gdy drugi nie przestrzega prawa Snella i jest nazywany nadzwyczajnym promieniem. Dwójłomne kryształy mogą być używane do wytwarzania spolaryzowanych wiązek z niepolaryzowanego światła., Niektóre materiały dwójłomne preferencyjnie absorbują jedną z polaryzacji. Materiały te nazywane są dichroicznymi i mogą wytwarzać polaryzację przez tę preferencyjną absorpcję. Tak działają filtry polaryzacyjne i inne polaryzatory. Zainteresowany czytelnik jest proszony o dalsze badanie licznych właściwości materiałów związanych z polaryzacją.
rysunek 15. Materiały dwójłomne, takie jak wspólny kalcyt mineralny, dzielą niepolaryzowane wiązki światła na dwie części., Zwykły promień zachowuje się zgodnie z oczekiwaniami, ale Nadzwyczajny promień nie przestrzega prawa Snella.
podsumowanie sekcji
- polaryzacja jest atrybutem, że oscylacje fal mają określony kierunek w stosunku do kierunku propagacji fali.
- fale EM są falami poprzecznymi, które mogą być spolaryzowane.
- kierunek polaryzacji definiuje się jako kierunek równoległy do pola elektrycznego fali em.
- światło Niepolaryzowane składa się z wielu promieni o losowych kierunkach polaryzacji.,
- światło może być spolaryzowane, przepuszczając je przez filtr polaryzacyjny lub inny materiał polaryzacyjny. Natężenie i światła spolaryzowanego po przejściu przez filtr polaryzacyjny wynosi I = I0 cos2 θ, gdzie I0 jest natężeniem pierwotnym, a θ jest kątem między kierunkiem polaryzacji a osią filtra.
- polaryzacja jest również wytwarzana przez odbicie.,
- prawo Brewstera mówi, że odbite światło będzie całkowicie spolaryzowane pod kątem odbicia θb, znanym jako kąt Brewstera, podanym przez twierdzenie znane jako prawo Brewstera: \tan {\theta} _{\text {b}}= \ frac {{n}_{2}} {{N}_{1}}\\, Gdzie n1 jest medium, w którym padające i odbite światło porusza się, a n2 jest współczynnikiem załamania medium, które tworzy interfejs odbijający światło.
- polaryzacja może być również wytwarzana przez rozpraszanie.,
- istnieje wiele rodzajów substancji optycznie czynnych, które obracają kierunek polaryzacji przechodzącego przez nie Światła.
pytania koncepcyjne
- w jakich okolicznościach Faza światła zmienia się przez odbicie? Czy faza ma związek z polaryzacją?
- czy fala dźwiękowa w powietrzu może być spolaryzowana? Wyjaśnij.
- żadne światło nie przechodzi przez dwa doskonałe filtry polaryzacyjne o prostopadłych osiach. Jednak jeśli trzeci Filtr polaryzacyjny zostanie umieszczony między oryginalnymi dwoma, niektóre światło może przejść. Dlaczego?, W jakich okolicznościach większość światła przechodzi?
- wyjaśnij, co się dzieje z energią niesioną przez światło, że jest ona przyciemniona przez przepuszczenie jej przez dwa skrzyżowane filtry polaryzacyjne.
- gdy cząstki rozpraszające światło są znacznie mniejsze niż jego długość fali, wielkość rozpraszania jest proporcjonalna do \frac{1} {{\lambda} ^{4}}\\. Czy to oznacza, że jest więcej rozpraszania dla małego λ niż dużego λ? Jak to się ma do faktu, że niebo jest niebieskie?
- korzystając z informacji podanych w poprzednim pytaniu, wyjaśnij, dlaczego zachody słońca są czerwone.,
- gdy światło odbija się pod kątem Brewstera od gładkiej powierzchni, jest w 100% Spolaryzowane równolegle do powierzchni. Część światła zostanie załamana na powierzchni. Opisz, jak zrobiłbyś eksperyment, aby określić polaryzację załamanego światła. W jakim kierunku miałaby być polaryzacja i czy spodziewałbyś się, że będzie ona w 100%?
problemy & ćwiczenia
- jaki kąt jest potrzebny między kierunkiem światła spolaryzowanego a osią filtra polaryzacyjnego, aby zmniejszyć jego natężenie o połowę?,
- kąt między osiami dwóch filtrów polaryzacyjnych wynosi 45,0 º. O ile drugi filtr zmniejsza natężenie światła przechodzącego przez pierwszy?
- Jeśli masz całkowicie spolaryzowane światło o natężeniu 150 W/m2, jaka będzie jego intensywność po przejściu przez filtr polaryzacyjny z jego osią pod kątem 89,0 º do kierunku polaryzacji światła?
- jaki kąt musiałaby wykonać oś filtra polaryzacyjnego z kierunkiem światła spolaryzowanego o natężeniu 1,00 kW/m2, aby zmniejszyć natężenie do 10,0 w/m2?,
- na końcu przykładu 1 stwierdzono, że natężenie światła spolaryzowanego zmniejsza się do 90,0% jego pierwotnej wartości, przechodząc przez filtr polaryzacyjny z jego osią pod kątem 18,4 º do kierunku polaryzacji. Zweryfikuj to stwierdzenie.
- Pokaż, że jeśli masz trzy filtry polaryzacyjne, z drugim pod kątem 45º do pierwszego i trzecim pod kątem 90,0 º do pierwszego, natężenie światła przepuszczanego przez pierwszy zostanie zmniejszone do 25,0% jego wartości., (Jest to w przeciwieństwie do posiadania tylko pierwszego i trzeciego, co zmniejsza intensywność do zera, tak że umieszczenie drugiego między nimi zwiększa intensywność przepuszczanego światła.)
- udowodnij, że jeśli I jest natężeniem światła przesyłanego przez dwa filtry polaryzacyjne o osiach pod kątem θ, a I 'jest natężeniem, gdy osie są pod kątem 90,0 º − θ, To I + I' = I0 natężenie pierwotne. (Wskazówka: Użyj tożsamości trygonometrycznych cos (90.0 º − θ) = sin θ i cos2 θ + sin2 θ = 1.)
- pod jakim kątem światło odbite od diamentu będzie całkowicie spolaryzowane?,
- jaki jest kąt Brewstera dla światła poruszającego się w wodzie, które odbija się od szkła koronowego?
- nurek widzi światło odbite od powierzchni wody. Pod jakim kątem to światło będzie całkowicie spolaryzowane?
- pod jakim kątem światło wewnątrz korony jest całkowicie spolaryzowane po odbiciu od wody, jak w akwarium?
- światło odbite przy 55,6 º od okna jest całkowicie spolaryzowane. Jaki jest współczynnik załamania okna i prawdopodobna substancja, z której jest wykonany?
- (a) światło odbite przy 62,5 º od kamienia w pierścieniu jest całkowicie spolaryzowane., Czy klejnotem może być diament? (b) pod jakim kątem światło byłoby całkowicie spolaryzowane, gdyby klejnot był w wodzie?
- Jeśli θb jest kątem Brewstera dla światła odbitego od góry styku dwóch substancji, a θ 'b jest kątem Brewstera dla światła odbitego od dołu, udowodnij, że θb + θ' b = 90,0 º.
- koncepcje zintegrowane. Jeśli filtr polaryzacyjny zmniejsza natężenie światła spolaryzowanego do 50,0% jego pierwotnej wartości, o ile zmniejsza się pole elektryczne i magnetyczne?
- koncepcje zintegrowane., Załóżmy, że założysz dwie pary okularów przeciwsłonecznych Polaroid z ich osiami pod kątem 15,0 º. Jak długo jeszcze światło zdeponuje określoną ilość energii w oku w porównaniu z pojedynczymi okularami przeciwsłonecznymi? Załóżmy, że soczewki są jasne, z wyjątkiem ich właściwości polaryzacyjnych.
- koncepcje zintegrowane. (a) w dniu, gdy natężenie światła słonecznego wynosi 1,00 kW / m2, okrągła soczewka o średnicy 0,200 m skupia światło na wodzie w czarnej zlewce. Dwa arkusze polaryzacyjne z tworzywa sztucznego są umieszczone przed obiektywem z ich osiami pod kątem 20,0 º., Przy założeniu, że światło słoneczne nie jest spolaryzowane, a polaryzatory są w 100% sprawne, jaka jest początkowa szybkość podgrzewania wody w ºC / s, przy założeniu, że jest ona pochłonięta w 80,0%? Aluminiowa zlewka ma masę 30,0 gramów i zawiera 250 gramów wody. b) czy filtry polaryzacyjne się nagrzewają? Wyjaśnij.,płaszczyzna
optycznie aktywne: substancje, które obracają płaszczyznę polaryzacji światła przechodzącego przez nie
polaryzacja: atrybut, że oscylacje fal mają określony kierunek w stosunku do kierunku propagacji fali
spolaryzowane: fale o oscylacjach pola elektrycznego i magnetycznego w określonym kierunku
odbite światło, które jest całkowicie spolaryzowane: światło odbite pod kątem odbicia θb, znany jako kąt Brewstera
niepolaryzowane: fale, które są losowo spolaryzowane
pionowo spolaryzowane: oscylacje są w płaszczyźnie pionowej
Leave a Reply