استقطاب الضوء

محاضرة 3

نحن نعرف ذلك ضوء - هذا موجه كهرومغناطيسية، والذي يتم كتابة التغيير في المتجهات والذي يحدث بتردد في مستوى متبادل على النحو التالي:

الناقل له تأثير فسيولوجي على العين. نطاق الطول الموجي المرئي: (0.38 ÷ 0.760) ميكرومتر أو (0.38 ÷ 0.76) 10 -6 م أو (400 ÷ 760) نانومتر. أعظم حساسية للعين λ = 550 ميكرومتر (الضوء الأخضر).

دعونا نتذكر ذلك موجات عرضية تسمى تلك التي تحدث فيها الاهتزازات في اتجاه انتشارها. الموجات الكهرومغناطيسية مستعرضة .

دعونا نحصل على مصدر للضوء - مصباح متوهج. الضوء هو إجمالي الإشعاع الكهرومغناطيسي للعديد من الذرات. ستكون الموجات المنبعثة من المصباح فوضوية في الفضاء، وتستبدل بعضها البعض بسرعة في اتجاه المتجه (وبالتالي لـ ). هذا الإشعاع ضوء طبيعي .

دعونا نتذكر نتيجة إضافة تذبذبين متعامدين بشكل متبادل:

فرق الطور

عند إضافة تذبذبين متناغمين متعامدين متبادلين بنفس التردد، اعتمادًا على اختلاف الطور، يمكن أن تتأرجح نهاية المتجه الناتج في مستوى واحد أو تتحرك على طول القطع الناقص (في حالة معينة، في دائرة).

الاستقطاب الخطي الاستقطاب الإهليلجي (يمين، يسار)

الاستقطاب الإهليلجي (يمين، يسار) الاستقطاب الدائري (يمين، يسار) أ = ب

لذلك، عند إضافة موجتين متماسكتين ومتوازيتين، يمكن أن تتحول الموجة الناتجة إلى مستقطبة خطيًا، ومستقطبة إهليلجيًا، ومستقطبة دائريًا. ومن هنا جاء اسم الاستقطاب. يُطلق على الضوء (شعاع الضوء) الذي يتم فيه ترتيب تذبذبات ناقل الضوء بطريقة ما مستقطب . طائرة الاستقطاب يسمى المستوى الموازي لاهتزازات المتجه. في المستقبل، سنتحدث دائمًا عن مستوى تذبذب المتجهات، حيث أن المتجه (شدة الضوء) هو الذي له تأثير فسيولوجي على العين البشرية. إذا حدثت تذبذبات لجميع المتجهات في شعاع الضوء في مستوى معين فقط، فإن هذه الموجة المستعرضة تسمى الاستقطاب الطائرة أو مستقطب خطياً .

في مستوى الاستقطاب، جميع نواقل شعاع الضوء لها مستوى التذبذب هذا، ص - اتجاه انتشار شعاع الضوء.

للكشف عن الضوء المستقطب خطيًا وتحليله، يتم استخدام ألواح مقطوعة بطريقة معينة من بلورات التورمالين. كما اتضح، تجريبيا، لديهم القدرة على نقل اهتزازات الضوء فقط في اتجاه ناقل معين.

تسمى الأجهزة التي تنتج الضوء المستقطب من الضوء الطبيعي المستقطبات والأجهزة التي يتم من خلالها اكتشاف الضوء المستقطب ودراسته هي محللون . اسم شائعالمستقطب والمحلل – بولارويد . وبالتالي، يمكن استخدام ألواح التورمالين كمستقطبات ومحللات. يمكن تمثيل الضوء الطبيعي على شكل شعاعين من الضوء لهما نفس الشدة، لكنهما مستقطبان في اتجاهين متبادلين.

يعتبر الكثير من الناس أن استقطاب الضوء هو ظاهرة هائلة تستخدم على نطاق واسع وتستخدم في التكنولوجيا ولا تكاد تتم مواجهتها أبدًا الحياة اليومية. وفي الواقع، فإن مثل هذا البيان ليس صحيحا تماما، وهو ما ثبت في مقال للفيزيائي الهولندي ج. كينين.

المفهوم العام

مع نقطة علميةمن حيث الرؤية، استقطاب الضوء هو الاتجاه في الفضاء لاهتزازات الضوء التي تكون متعامدة مع اتجاه حركة الموجة. يتكون شعاع الضوء من العديد من العناصر البسيطة التي تسمى الكوانتا. يمكن أن يكون اتجاه تذبذباتهم متنوعًا للغاية. في حالة اختلاف الكميات في اتجاه مماثل، يسمى تدفق الضوء مستقطبًا. واعتمادا على نسبة هذه الجسيمات في إشعاع معين، تتغير درجة الاستقطاب.

المرشحات

يوجد عدد من المرشحات القادرة على نقل الأشعة ذات اتجاه معين فقط. إذا نظرت من خلالها إلى تدفق الضوء المستقطب وقمت بتدويره في نفس الوقت، فسوف يتغير السطوع. في حالة تزامن استقطاب الضوء مع اتجاه الإرسال، فإنه سيصبح الحد الأقصى، وعندما يكون هناك تباعد كامل، سيكون الحد الأدنى. يمكنك شراء هذه المرشحات من المتاجر العادية المتخصصة في بيع معدات التصوير الفوتوغرافي. عند النظر من خلالهم في سماء صافيةبشرط أن تكون الشمس على الجانب، في لحظة معينة أثناء الدوران، سيظهر شريط أسود. وهو دليل على أن موجات الضوء المنبعثة من هذا الجزء من السماء مستقطبة.

شخصية هايدنجر

في وقت واحد، أجرى الفيزيائي الشهير من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية S. I. فافيلوف بحثا، بناء على نتائجه التي طرحها نظرية مثيرة للاهتمام. ووفقا لها، فإن استقطاب الضوء يكون مرئيا دون أي أجهزة مساعدة لحوالي كل رابع شخص على هذا الكوكب. ومع ذلك، فإن معظم هؤلاء الأشخاص لا يدركون حتى وجود مثل هذه الميزة في رؤيتهم الخاصة. النظر في نفس السماء الزرقاءيظهر شريط أصفر بالكاد يمكن ملاحظته بنهايات مستديرة قليلاً في وسط مجال رؤيتهم. توجد أيضًا بقع شاحبة مزرقة في المنتصف وعلى الحواف. عندما يتم تدوير مستوى الاستقطاب، يدور الشريط أيضًا، لأنه يكون دائمًا متعامدًا مع اتجاه اهتزازات الضوء. وتعرف هذه الظاهرة في العلم بشخصية هايدنجر. سمي بهذا الاسم نسبة إلى عالم الفيزياء الألماني الذي اكتشفه عام 1845. إذا لاحظت ذلك مرة واحدة على الأقل، فيمكن تطوير القدرة على رؤية هذه البقعة. تجدر الإشارة إلى أنه عند استخدام مرشح أزرق أو أخضر، يكون شكل Haidinger مرئيًا بوضوح تام.

أمثلة على استقطاب الضوء وكيفية التخلص منه

إن استقطاب الضوء من السماء الصافية ليس سوى المثال الأبسط والأكثر استخدامًا لهذه الظاهرة. تشمل الحالات الأخرى الشائعة إلى حد ما الوهج الذي يقع على علب العرض الزجاجية وسطح الماء. إذا لزم الأمر، يمكن إزالتها باستخدام مرشحات بولارويد خاصة، والتي يستخدمها المصورون في أغلب الأحيان. تصبح لا غنى عنها إذا كنت بحاجة إلى التقاط صورة لأي لوحات أو معروضات متحفية محمية بالزجاج. ويستند مبدأ عملها على حقيقة أن أي ضوء منعكس، اعتمادا على زاوية سقوطه، لديه درجة أو أخرى من الاستقطاب. وبالتالي، عند النظر إلى الوهج، يمكنك بسهولة تحديد زاوية الفلتر الذي سيتم إخفاؤه عنده، حتى يختفي تمامًا. يلتزم مصنعو النظارات الشمسية عالية الجودة بمبدأ مماثل. بفضل استخدام مرشحات بولارويد في زجاجها، من الممكن إزالة الوهج المتداخل المنبعث من سطح الطريق السريع الرطب أو سطح البحر.

قانون أوموف

وأي ضوء متطاير من السماء يمثل أشعة الشمس التي تعرضت لانعكاسات عديدة من جزيئات الهواء، كما تكسرت أكثر من مرة في بلورات الجليد أو قطرات الماء. في الوقت نفسه، تتميز عملية الاستقطاب ليس فقط بالانعكاس الاتجاهي (على سبيل المثال، من الماء)، ولكن أيضًا بالانعكاس المنتشر. وفي عام 1905، ثبت أنه كلما كان السطح الذي تنعكس عنه موجة الضوء أغمق، زادت درجة الاستقطاب. وقد سُجل هذا في التاريخ باسم قانون أوموف، الذي سمي على اسم الفيزيائي الذي تمكن من إثبات هذا الاعتماد. إذا اعتبرنا ذلك باستخدام المثال الأولي للطريق السريع الإسفلتي، يتبين أنه في الحالة الرطبة يكون أكثر استقطابًا منه في الحالة الجافة.

التطبيق في التاريخ

وعلى الرغم من أن ظاهرة الاستقطاب تم اكتشافها لأول مرة عام 1871، إلا أن العلماء لم يتمكنوا من شرحها بالتفصيل إلا في منتصف القرن الماضي. مهما كان الأمر، هناك أدلة تاريخية على أنه تم استخدامه من قبل بحارة الفايكنج للملاحة منذ أكثر من ألف عام. في معظم الحالات، كانت النقطة المرجعية الرئيسية بالنسبة لهم هي الشمس. ومع ذلك، في الطقس الغائم، استخدموا ما يسمى بحجر الشمس. هناك كل الأسباب للاعتقاد بأنه كان نوعًا من المعدن الشفاف الذي يتمتع بخصائص استقطابية. وكانت النقطة المرجعية لذلك هي ظهور شريط أغمق في السماء. ولإثبات افتراض المؤرخين وفعالية هذا النوع من الملاحة، منذ فترة، طار طيار نرويجي على متن طائرة صغيرة من موطنه الأصلي إلى جرينلاند، مستخدمًا فقط بلورة من الكورديريت، وهو معدن له خصائص مشابهة لحجر الشمس، كحجر كريم. مرشد.

الاستقطاب والحشرات

استقطاب الضوء مرئي للعديد من الحشرات. هذا ينطبق بشكل خاص على النحل والنمل، والذي في الطقس الغائم، بفضل هذه الميزة، يمكنه التنقل في المنطقة والعودة بسهولة إلى موائله. يتم تحقيق هذه القدرة بسبب بنية النظام البصري. فبينما يتم ترتيب الجزيئات الحساسة للضوء في عين الإنسان وأي حيوان ثديي آخر بشكل عشوائي، فإنها في الحشرات موجهة في اتجاه واحد وتقع في صفوف مرتبة.

استقطاب بعض الظواهر البصرية والأجرام السماوية

تعتبر تأثيرات الاستقطاب أيضًا من سمات هذا الاهتمام ظاهرة طبيعية، مثل الهالة (الأقواس المضيئة التي تظهر من وقت لآخر حول الشمس أو القمر)، وقوس قزح وأنواع معينة من الشفق القطبي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في جميع هذه الحالات، ينعكس الضوء وينكسر في وقت واحد. بمعنى آخر، إذا قمت بتدوير الفلتر ونظرت من خلاله إلى قوس قزح، فإنه عند نقطة معينة سيصبح غير مرئي تقريبًا. أما عن استقطاب بعض الأجرام الفلكية، فأبرز مثال عليها هو سديم السرطان الذي يُلاحظ في كوكبة الثور. والحقيقة هي أن إشعاع الضوء المنبعث منه يحدث أثناء الكبح حقل مغناطيسيالإلكترونات الطائرة بسرعة.

الاستقطاب الدائري

بعض أصناف الخنافس، التي تتمتع ظهورها بلمعة معدنية، قادرة على عكس الأشعة وتوجيهها في دائرة. وتسمى هذه الظاهرة الاستقطاب الدائري للضوء. إذا قمت بفحص الانعكاس المعدني من ظهور هذه الحشرات من خلال مرشح، فسوف ترى أنه ملتوي دائما إلى اليسار. حتى وقتنا هذا، لم يتمكن العلماء من شرح المعنى البيولوجي لهذه الظاهرة.

1win هو أحد وكلاء المراهنات المشهورين الذين يقدمون مجموعة كبيرة من الرهانات الرياضية عبر الإنترنت. يمكنك العثور على الموقع الرسمي لشركة المراهنات على حوالي 20 قسمًا من الرياضات المختلفة.

اذهب إلى المرآة

• ما هي مرآة 1WIN

على هذه اللحظةيقوم اللاعبون بوضع الرهانات باستخدام مرايا الفوز الواحد. المرآة هي نسخة مكررة من الموقع الرئيسي، ولها نفس الواجهة والوظائف باستثناء اسم المجال.

عادةً ما يتم اختيار اسم النطاق ليكون مشابهًا لعنوان الموقع الرئيسي. تسمح المرآة لشركة المراهنات بتقليل الحمل على خادمها الرئيسي عن طريق توزيع اللاعبين، مما يساعد على ضمان تجربة لعب مستقرة وغير منقطعة.

بالإضافة إلى ذلك، إذا تم حظر موقع 1win الرئيسي من قبل المزود أو السلطات التنظيمية، فيمكن للعملاء اللجوء إلى موقع المرآة ومواصلة الرهانات المربحة بهدوء. هناك أوقات يتوقف فيها كل من الموقع الرئيسي والمرايا عن العمل، لكن شركة المراهنات تحل هذه المشكلة بسرعة عن طريق إنشاء 1-3 صفحات جديدة أخرى. وبالتالي، فإن المرآة عبارة عن موقع ويب مشابه تمامًا للموقع الرئيسي، والذي تم إنشاؤه لحل العديد من المشكلات في وقت واحد.

• لماذا تم حظر مرآة 1win؟

وفقا للقانون الاتحادي الجديد الاتحاد الروسي، الرهان نشاط محظور، لذلك يجب أن يكون لدى جميع شركات المراهنة ترخيص لمزاولة النشاط ذي الصلة. إذا لم يكن لدى شركة المراهنات مثل هذا الترخيص، فإن Roskomnadzor يصدر قرارًا بحظر المواقع.

السبب وراء عدم استعجال "1vin" للحصول على ترخيص من الاتحاد الروسي هو فرض ضريبة دخل إلزامية بموجب القانون على شكل 13٪ من إجمالي الأرباح، وليس وكيل المراهنات نفسه فحسب، بل أيضًا عملاؤه المطلوبة لدفع الضريبة.

وبطبيعة الحال، يمكن أن تؤدي مثل هذه التدابير إلى تدفق العملاء إلى الخارج، لأنه لا أحد يرغب في مشاركة أرباحه التي حصل عليها بأمانة، ولهذا السبب تلجأ الشركات إلى إنشاء مواقع مرآة. لكن عدم وجود ترخيص روسي لا يعني أن شركة المراهنات ليس لها الحق في ممارسة أنشطتها، فشركة 1win لديها ترخيص أجنبي يضمن الأمن للعملاء.

من أجل التسجيل على إحدى المرايا، يجب عليك أولا العثور على واحدة من المرايا الحالية على الإنترنت. هذه اللحظةزمن المرايا. التسجيل متاح للبالغين فقط. يتكون التسجيل من الخطوات التالية:

• تحتاج إلى العثور على حقل "التسجيل" والنقر عليه في الزاوية اليمنى العليا
• اختر طريقة التسجيل التي تناسبك (بنقرة واحدة، باستخدام شبكات التواصل الاجتماعي، باستخدام البريد الإلكتروني)

من أجل التسجيل بنقرة واحدة، ما عليك سوى اختيار بلد إقامتك والتأكد من أنك قرأت جميع الشروط. للتسجيل في في الشبكات الاجتماعيةيجب عليك تحديد الشبكة المناسبة (Vkontakte، Odnoklassniki، Google) والتأكد من أنك قرأت الاتفاقية. للتسجيل باستخدام عنوان بريد إلكترونييجب عليك تقديم المعلومات التالية:

• تاريخ الميلاد
• بلد
• رقم الهاتف الجوال
• عنوان البريد الإلكتروني
• كلمة المرور
• اعد كلمة السر
• تأكد من أنك قد قرأت الشروط اللازمة

بعد التسجيل الأساسي، يجب عليك اتباع إجراءات تحديد الهوية، وبعد ذلك يمكنك البدء في تجديد حساب اللعبة الخاص بك.

ماريو لوزي

تحدثنا سابقًا عن ظاهرة اكتشفها هويجنز، والتي، كما قال بصدق، لا يستطيع تقديم تفسير لها. يكتسب شعاع الضوء الذي يمر عبر بلورة الصاري الأيسلندية بعض الخصائص الخاصة، والتي بسببها، عندما يضرب بلورة الصاري الأيسلندية الثانية ذات المقطع العرضي الرئيسي الموازي للأول، فإنه لم يعد يعاني من انكسار مزدوج، ولكنه طبيعي. إذا تم تدوير هذه البلورة الصاري الثانية، فسيحدث الانكسار المزدوج مرة أخرى، لكن شدة كلا الأشعة المنكسرة ستعتمد على زاوية الدوران.

في السنوات الأولى من القرن التاسع عشر، تمت دراسة هذه الظاهرة من قبل المهندس العسكري الفرنسي إتيان مالوس (1775-1812)، الذي اكتشف في عام 1808 أن الضوء المنعكس من الماء بزاوية 52°45" له نفس خاصية الضوء المنقول. من خلال بلورة الصاري الأيسلندي، والسطح العاكس هو، كما كان الحال، القسم الرئيسي من البلورة.

وقد لوحظت هذه الظاهرة أيضًا عند انعكاسها عن أي مادة أخرى، لكن زاوية السقوط المطلوبة تختلف باختلاف معامل انكسار المادة. وفي حالة الانعكاس من سطح معدني، كانت الصورة أكثر تعقيدا.

في العمل التالي، الذي كتبه في نفس العام، قام مالوس، بتجربة الاستقطاب، الذي لا يزال موصوفًا في كتب الفيزياء المدرسية تحت اسم "Biotpolariscope" ويتكون من مرآتين يقعان بزاوية، إلى صياغة القانون الشهير الذي يحمل أسمه.

وفي الوقت الذي كان مالوس يجري فيه أبحاثه، أعلنت أكاديمية باريس للعلوم عن مسابقة (1808) لأفضل النظرية الرياضيةالانكسار المزدوج، وهو ما أكدته التجربة. شارك مالوس في هذه المسابقة وحصل على جائزة له المعنى التاريخيالعمل "Theorie de la double refraction de la lumiere dans les المواد الكريستالية" ("نظرية الانكسار المزدوج للضوء في المواد البلورية")، نُشر عام 1810. يصف مالوس فيه اكتشافه والقانون الذي وجده؛ ولشرحه، يقبل وجهة نظر نيوتن "ليس كحقيقة لا جدال فيها، ولكن فقط كفرضية تسمح للمرء بحساب الظاهرة وبذلك أعلن نفسه مؤيدا النظرية الجسيميةفي ضوء الضوء، يحاول مالوس إيجاد تفسير لقطبية جسيمات الضوء، والتي ذكرها نيوتن بإيجاز في السؤال رقم 26. في الضوء الطبيعي، كما يسمى الآن، تكون جسيمات الضوء موجهة في جميع الاتجاهات، ولكن عند مرورها عبر بلورة ثنائية الانكسار أو عند الانعكاس، فإنها تكون موجهة بطريقة معينة. مالوس يسمى الضوء الذي تكون فيه الجسيمات ذات اتجاه معين مستقطبة؛ وبقيت هذه الكلمة ومشتقاتها موجودة في الفيزياء إلى يومنا هذا.

استمرت الأبحاث حول استقطاب الضوء، التي بدأها مالوس، في فرنسا على يد بيوت وأراغو، وفي إنجلترا على يد بروستر، الذي اشتهر في وقت ما بالمشكال الذي اخترعه (1817) أكثر من اكتشافاته المهمة في مجال البلورات. بصريات. في عام 1811، اكتشف مالوس وبيوت وبروستر بشكل مستقل أن الشعاع المنعكس مستقطب جزئيًا أيضًا.

في عام 1815، استكمل ديفيد بروستر (1781-1868) هذه الدراسات باكتشاف القانون الذي يحمل اسمه: يكون الشعاع المنعكس مستقطبًا بالكامل (والشعاع المنكسر المقابل له أقصى استقطاب) عندما يكون الشعاع المنعكس والمنكسر متعامدين على كل منهما. آخر.

أنشأ دومينيك فرانسوا أراغو (1786-1853) استقطاب الضوء من الهلال والمذنبات وقوس قزح، مما يؤكد مرة أخرى أن كل هذا يعكس ضوء الشمس. الضوء المنبعث بزوايا مائلة من السوائل الساخنة مستقطب أيضًا. المواد الصلبةمما يثبت أن هذا الضوء يأتي من الطبقات الداخلية للمادة وينكسر ليخرج. ولكن الأهم والأكثر الاكتشاف الشهيرأراغو هو الاستقطاب اللوني الذي اكتشفه في عام 1811. ومن خلال وضع لوحة من الكريستال الصخري بسمك 6 مم في مسار شعاع مستقطب ومراقبة الشعاع الذي يمر عبره من خلال بلورة صارية، حصل أراجو على صورتين ملونتين بألوان متكاملة. لم يتغير لون الصورتين عند تدوير اللوحة، ولكنه تغير عند تدوير البلورة الصاري، وظل كلا اللونين متكاملين طوال الوقت. وهكذا، إذا كانت إحدى الصور في البداية حمراء عند موضع معين من البلورة الصاري، فعندما تم تدويرها أصبحت برتقالية، وصفراء، وخضراء على التوالي، وما إلى ذلك. كرر بيوت هذه التجربة في عام 1812 وأظهر أن زاوية دوران البلورة الصاري الكريستال الصاري مطلوب للحصول على لون صورة محدد يتناسب مع سمك اللوحة. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف بيوت في عام 1815 ظاهرة الاستقطاب الدائري ووجود المواد المسيطرة والدورانية.

في نفس العام، أثبت بيوت أن التورمالين له انكسار مزدوج وخاصية امتصاص الأشعة العادية ونقل الأشعة غير العادية فقط. استندت "ملقط التورمالين" الشهير، الذي صممه هيرشل عام 1820، إلى هذه الظاهرة - وهو جهاز استقطاب بسيط ظل دون تغيير حتى يومنا هذا. كان أكبر إزعاج لهذا الجهاز هو تلوين الشعاع. المنشور الذي اقترحه الفيزيائي الإنجليزي ويليام نيكول (1768-1851) عام 1820 ليس به هذا العيب. يسمح منشور نيكولا أيضًا بمرور الأشعة غير العادية فقط. تم الجمع بين اثنين من "نيكولز"، كما يطلق على هذه الموشورات ثنائية الانكسار الآن، في جهاز واحد، والذي لا يزال يستخدم على نطاق واسع، بواسطة نيكول نفسه في عام 1839.

وهكذا، فإن الظواهر الرئيسية لاستقطاب الضوء، والتي تشكل فرعًا واسعًا ومثيرًا للاهتمام من الفيزياء، والمدرجة الآن في جميع الكتب المدرسية، اكتشفها الفيزيائيون الفرنسيون في سبع سنوات، من عام 1808 إلى عام 1815. ومنذ اكتشاف مثل هذه الظواهر المثيرة للاهتمام، حدثت وتحت شعار النظرية الجسيمية يبدو أنها تتلقى تأكيدًا إضافيًا لهذه الظواهر.

يمثل أحد أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، ويمكن وصف الضوء بمصدر واتجاه معين. وبالإضافة إلى ذلك، يجب ألا ننسى ازدواجيتها. لذلك، في الحالة الأولى، سيتم اعتبارها موجة، وفي الثانية - جسيم (فوتون).

التعريف 1

يعد استقطاب الضوء أحد خصائص أي إشعاع يقع ضمن النطاق البصري. في ظل ظروف ظاهرة مثل الاستقطاب، ستحدث اهتزازات جزيئات شعاع الضوء الموجهة إلى سطح عرضي في نفس المستوى. في هذه الحالة، يتم قطع المكونات الأخرى.

مفهوم استقطاب الضوء

سيكون من الأسهل فهم جوهر استقطاب الضوء باستخدام أمثلة محددة. لذا، يمكنك أن تتخيل حبلًا طويلًا جدًا يقع بين نقطتين أفقيتين، ويمر عبر فجوة في لوحة الدرع.

إذا أخذت الحبل من أحد طرفيه وقمت بتشكيل موجات، فسوف تصل بسهولة إلى نهايته الأخرى (ولكن فقط إذا تشكلت في نفس مستوى الفجوة الموجودة في الدرع)، أي بطريقة عمودية. ستؤدي محاولة تحريك الحبل عموديًا إلى تثبيط الأمواج عندما تصل إلى الدرع (بسبب عدم القدرة على الضغط عبر الفجوة). وهكذا، في هذا المثال، يعمل الحبل كإشعاع كهرومغناطيسي، ويصبح الدرع وسطًا شفافًا (شفافًا)، وتصبح الفجوة خاصية محددة للوسط.

وبما أن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، فإنه سيعتمد على نوعين من نواقل الشدة: الكهربائية والمغناطيسية. وهي بدورها تمتلك خاصية التعامد المستمر مع بعضها البعض ويمكن أن تشكل مستوى شرطيًا متعامدًا مع خط انتشار الموجة نفسها.

يحدث الاستقطاب الدائري للضوء في حالة دوران نواقل الحث المغناطيسي و الحقل الكهربائينسبة إلى اتجاه شعاع الضوء. في حالة تذبذبات متجه شدة هذا المجال في نفس المستوى، يتم تشكيل موجة كهرومغناطيسية مستقطبة مستوية (مستقطبة خطيًا).

ومن المثير للاهتمام أن الإشعاع المنبعث من ذرات واحدة الكم الخفيفسيكون الضوء مستقطبًا دائمًا. في الوقت نفسه، سيكون التدفق الضوئي للشمعة والمصباح الكهربائي والشمس والفانوس وما إلى ذلك غير مستقطب، وهو ما يفسره الإشعاع الصادر عن العديد من الذرات ذات الاستقطابات المختلفة. هذا يحرم التدفق الكلي للتوجه.

ملاحظة 1

ويعتمد استقطاب الضوء بشكل كبير على خصائص المادة أو موقع الذرات فيها. شعرية الكريستال. تم إجراء التجارب الأولى من قبل العلماء باستخدام البلورات، وفي وقت لاحق فقط أصبحت الوسائط الغازية (الغلاف الجوي) موضوع اهتمامهم.

يعتمد استقطاب الضوء أيضًا على موقع الراصد (خلية ضوئية، مستشعر، إلخ). وهذا بدوره يفسر زيادة الاستقطاب مع زيادة الزاوية بين اتجاه الضوء من المصدر والمتجه الذي يشير إلى اتجاه خط البصر. وفي حالة كون الاتجاهات متوازية، فإننا نلاحظ بالفعل غياب الاستقطاب (في ظل الظروف المثالية). كما تم تسجيل خيار ثالث في الطبيعة (يعني الاستقطاب الجزئي تدفق مضيئة).

يحدث تكوين مماثل في حالة التأثير السائد لتذبذبات المجال الكهربائي (الحث المغناطيسي) لنواقلها. حقيقة مثيرة للاهتمامهو أن العين البشرية تميز بسهولة الطول الموجي (الجانب اللوني للضوء) وكثافته، ولكن تسجيل الاستقطاب نفسه يمكن الوصول إليه بشكل غير مباشر. وفي الوقت نفسه، فإن معظم الحشرات ذات العيون المركبة قادرة على التمييز بشكل مثالي بين استقطاب الموجة، والذي بدوره يساعدها على التنقل بشكل مثالي في الفضاء.

ظاهرة استقطاب الضوء في الطبيعة

الضوء المستقطب هو موجات الضوء التي الاهتزازات الكهرومغناطيسيةقادرة على الانتشار حصرا في اتجاه واحد. في الطبيعة، هناك ثلاثة أنواع فقط من الاستقطاب:

• خطي (مستو) ؛
• دائري؛
• بيضاوي الشكل.

مع الضوء المستقطب خطيًا، سيتم إنتاج اهتزازات كهربائية في اتجاه واحد حصريًا. ويظهر عند انعكاسه عن لوح زجاجي مثلاً أو عن سطح الماء. هناك أيضًا أمثلة على مرور الضوء عبر أنواع معينة من البلورات (التورمالين والكوارتز).

ملاحظة 2

وهكذا يتحول استقطاب الضوء إلى عملية ترتيب التذبذبات لمتجه شدة المجال الكهربائي لموجة الضوء في ظل ظروف مرور تدفق الضوء عبر مواد معينة (الانكسار أو انعكاس شعاع الضوء). مستوى الاستقطاب، في هذه الحالة، سيكون مستوى يمر عبر اتجاه تذبذب ناقل الضوء للموجة المستقطبة المستوية وانتشارها.

سيكون كم الضوء المنبعث من الذرة مستقطبًا دائمًا. في هذه الحالة، فإن إشعاع مصدر ضوء مجهري، مثل الشمس أو المصباح الكهربائي أو الشمعة، سيتبين أنه مجموع الإشعاعات كمية ضخمةالذرات، كل واحدة منها سوف تبعث الكم في حوالي 10-8 ثواني. في هذه الحالة، عندما ينبعث ضوء باستقطاب مختلف من جميع الذرات، فإن استقطاب الحزمة بأكملها سيخضع لتغييرات على فترات زمنية مماثلة.

التعريف 2

لهذا السبب، في إطار الضوء الطبيعي، يتم حساب متوسط ​​جميع التأثيرات المرتبطة بالاستقطاب، ولهذا السبب يطلق عليه اسم غير مستقطب.

من أجل عزل الجزء الذي يتمتع بالاستقطاب المطلوب عن الضوء غير المستقطب، يتم استخدام المستقطبات، على سبيل المثال، التورمالين أو الصاري الأيسلندي أو المستقطبات الاصطناعية.

يوجد أيضًا في الفيزياء ما يسمى بالضوء المستقطب. ويتم الحصول عليها بالطرق التالية:

• بسبب الانعكاس من العوازل، فإن درجة الاستقطاب تعتمد على معامل الانكسار وزاوية سقوط الأشعة؛
• عن طريق تمرير الضوء من خلال وسط متباين الخواص.

تتمتع جميع البلورات الشفافة (باستثناء البلورات المتناحية بصريًا للنظام المكعب) بخاصية الانكسار المزدوج، وبعبارة أخرى، يمكن أن تتشعب فيما يتعلق بكل شعاع ضوئي يسقط عليها. وهكذا، عندما يتم توجيه شعاع ضيق من الضوء نحو بلورة الصاري الأيسلندية السميكة، سيخرج من البلورة شعاعان متوازيان ومنفصلان مكانيًا.

تطبيق الضوء المستقطب

سيساعد ذلك على فهم جوهر ومبدأ تشغيل استقطاب الضوء في الطبيعة بشكل أفضل. أمثلة محددةتطبيقات الضوء المستقطب:

1. في الفيزياء الجزيئية (عند دراسة سطح المادة وبنيتها وكذلك عند دراسة ظاهرة استقطاب جزيئات المواد). دوران مستوى الاستقطاب هو أساس طرق قياس السكر (لتحديد درجة تركيز المحاليل).
2. في الجيولوجيا (عند دراسة المعادن والمنتجات المختلفة في الضوء المستقطب، يتمكن الجيولوجيون من التمييز بين: المنتجات والمعادن، الأصل الطبيعي والصناعي، المنتجات المزيفة والحقيقية).
3. في التصوير الفوتوغرافي (من خلال عمل نسخ من اللوحات في إطارات زجاجية، يمكن للمصورين الفوتوغرافيين بسهولة إزالة الوهج من الزجاج بسبب مرشح الاستقطاب الموجود على العدسة).
4. في مجال البصريات (يساعد المنظار المستقطب قباطنة السفينة على توجيه السفينة وفقًا للمسار الصحيح، مع التخلص من وهج الضوء المتداخل على أمواج البحر المسجلة أثناء المراقبة). تسمح المجاهر المستقطبة، عند دراسة أنحف المقاطع المعدنية (الأقسام)، للعلماء بتحديد بنية المادة. في السينما المجسمة، تُستخدم النظارات المستقطبة لخلق وهم ثلاثي الأبعاد.
5. في التكنولوجيا (لاحظ هنا تطبيق واسعاستقطاب الضوء إذا كان من الضروري تنظيم شدة شعاع الضوء بسلاسة). يستخدم الاستقطاب أيضًا لإنشاء شاشات الكريستال السائل المستخدمة في العديد من الأجهزة (على سبيل المثال، شاشات الكمبيوتر والساعات وأجهزة ضبط الوقت).
6. في علم الفلك (يمكن أن تصبح عملية التحلل الطيفي للضوء مؤشرا موثوقا للوجود الماء السائلوالتي بدونها يكون تكوين الحياة الأرضية مستحيلاً). يتيح لك حساب زاوية الاستقطاب تحديد تركيبة السائل المنكسر للضوء بأكبر قدر ممكن من الدقة.

وهكذا يمكن الحديث عن تنوع تطبيقات استقطاب الضوء في الطبيعة وأهمية دراسة المفاهيم الأساسية لهذه الظاهرة.