ГРУППА 201. ФИЗИКА. ТЕМА « Поляризация света»

Поляризация – это характеристика поперечных волн. Она описывает положение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Электромагнитная волна

Свет – это электромагнитная волна, которая характеризуется векторами напряженности электрического поля E и вектором напряженности магнитного поля Н

Согласно теории Максвелла, световые волны поперечные. Это значит, что векторы E и H взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны.

Поляризация наблюдается только на поперечных волнах.

Для описания поляризации света достаточно знать положение только одного из векторов. Обычно для этого рассматривается вектор E.

Если направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, свет называется поляризованным.

Возьмем свет на рисунке, который приведен выше. Он, безусловно, поляризован, так как вектор E колеблется в одной плоскости.

Если же вектор E колеблется в разных плоскостях с одинаковой  вероятностью, то такой свет называется естественным.

Поляризация света по определению – это выделение из естественного света  лучей с определенной ориентацией электрического вектора.

Откуда берется поляризованный свет?

Свет, который мы видим вокруг себя, чаще всего неполяризован. Свет от лампочек, солнечный свет – это свет, в котором вектор напряженности колеблется во всех возможных направлениях. Но если вам по роду деятельности приходится весь день смотреть в ЖК-монитор, знайте: вы видите поляризованный свет

Естественный, поляризованный  и частично поляризованный свет

Чтобы наблюдать явление поляризации света, нужно пропустить естественный свет через анизотропную среду, которая называется поляризатором и «отсекает» ненужные направления колебаний, оставляя какое-то одно.

Анизотропная среда – среда, имеющая разные свойства в зависимости от направления внутри этой среды.

В качестве поляризаторов используются кристаллы. Один из природных кристаллов, часто и давно применяемых в опытах по изучению поляризации света - турмалин.

Еще один способ получения поляризованного света - отражение от диэлектрика. Когда свет падает на границу раздела двух сред, луч разделяется на отраженный и преломленный.  При этом лучи являются частично поляризованными, а степень их поляризации зависит от угла падения.

Поляризация отражением

Связь между углом падения и степенью поляризации света выражается законом Брюстера.

Когда свет падает на границу раздела под углом, тангенс которого равняется относительному показателю преломления двух сред, отраженный луч является линейно поляризованным, а преломленный луч поляризован частично с преобладанием колебаний, лежащих в плоскости падения луча.

Линейно поляризованный свет - свет, который поляризован так, что вектор E колеблется только в одной определенной плоскости.

Применение поляризационного света

1) Молекулярная физика – пищевая промышленность: Поляризованный свет применяется при изучении структуры вещества и его поверхности, при изучении поляризации молекул веществ. Явление вращения плоскости поляризации составляет основу методов сахариметрии – определенная концентрация растворов.

2) Геология: Геологи, исследуя в поляризованном свете различные минералы и изделия, могут отличить природные от искусственных, поддельные от настоящих.

3) Фотография: Фотографы, выполняя репродукции с картин в застекленных рамах, могут легко уничтожить мешающие им блики от стекла, надевая на объектив поляризованный фильтр.

4) Оптика: Поляризованный бинокль помогает капитанам вести корабль по правильному курсу, уничтожая при наблюдении мешающие световые блики на морских волнах. Поляризационные микроскопы позволяют ученым, изучая тончайшие срезы минералов (шлифы), выяснить структуру вещества. Поляризационные очки используют в стереокино, дающем иллюзию объемности.

5) Техника: Поляризация света широко используется при необходимости плавной регулировки интенсивности светового пучка. Поляризация света применяется также в создании жидкокристаллических дисплеев, которые используются во многих устройствах, включая часы, экраны компьютеров, таймеры.

6) Астрономия: Спектральное разложение света может быть достоверным индикатором присутствия жидкой воды, необходимой для формирования жизни земного типа. Определение угла поляризации позволяет с высокой точностью определять состав жидкости, прел

Поляризация света – не просто явление, которое интересно изучать. Оно широко применяется на практике.

Пример, с которым знакомы почти все – 3D-кинематограф. Еще один пример – поляризационные очки, в которых не видно бликов солнца на воде, а свет фар встречных машин не слепит водителя. Поляризационные фильтры применяются в фототехнике, а поляризация волн используется для передачи сигналов между антеннами космических аппаратов.

ОТВЕТЬТЕ НА ВОПРОСЫ ТЕСТА:

Тест. Поляризация света

Вопрос 1

При просмотре фильмов в формате 3D зрители надевают специальные очки, которые позволяют «сделать» изображение объемным. На каком явлении основано действие очков?

  Дисперсия

  Поляризация

Дифракция

Интерференция

Вопрос 2

Какие световые волны называются поляризованными?

Варианты ответов

с колебаниями, происходящими в одной определенной плоскости

с колебаниями, происходящими по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространению волн

Вопрос 3

Что относится к недостатку поляроидов?

Варианты ответов

красный оттенок, который они придают белому свету

фиолетовый оттенок, который они придают белому свету

у них нет недостатков

Вопрос 4

Имя какого ученого связано с понятием "поляризация света"?

Варианты ответов

Огюстен Френель

Этьен Малюс

Анри Ампер

Вопрос 5

Как называется устройство, представляющее собой тонкую пленку кристаллов герапатита, нанесенную на стеклянную пластинку?

Варианты ответов

анализатор

поляризатор

турмалин

поляроид

Вопрос 6

Поляризация света доказывает, что свет –  

Варианты ответов

поток заряженных частиц

поток нейтральных частиц

поперечная волна

продольная волна

поляризованная волна

плоскополяризованная волна

Вопрос 7

Какой свет падает на поляризатор, если при его повороте интенсивность вышедшего из него света не изменяется: 

Варианты ответов

Естественный

Плоскополяризованный

Линейно поляризованный

Эллиптически поляризованный

Циркулярно поляризованный

Просто поляризованный

Вопрос 8

Поляризация возможна для волн 

Варианты ответов

Поперечных

Продольных

Упругих

на поверхности жидкости

Вопрос 9

Какие световые волны называются поляризованными?

Варианты ответов

с колебаниями, происходящими в одной определенной плоскости

с колебаниями, происходящими по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространению волн

с любыми световыми колебаниями

Вопрос 10

Каким образом можно на опыте получить когерентные волны?

Варианты ответов

от двух источников одинаковой частоты

от двух произвольных источников

разделив световой луч на две части

от двух источников одинаковой длины волны

Вопрос 11

Естественный свет может быть назван также ... 

Варианты ответов

неполяризованным

поляризованным

частично поляризованным

плоскополяризованным

Вопрос 12

Световая волна с колебаниями по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения, называется ...

Варианты ответов

поляризованной

плоскополяризованной

частично поляризованной

естественной

неполяризованный