Как практически отличить плоскополяризованный свет от естественного

3) Свет естественный и поляризованный.

Рассмотрим электромагнитную волну, излучаемую одним атомом. Для простоты, возьмём колеблющийся электрон. Как известно из школьного курса физики, электромагнитная волна состоит из двух компонент: электрической составляющей (вектор Е) и магнитной составляющей (вектор В). При этом будет наблюдаться следующая картина. ВекторыЕиВколеблются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Графической зависимостью от времени это будет изображаться двумя синусоидами: синусоида вектораЕизобразится на вертикальной плоскости, совпадающей с направлением, в котором колеблется электрон, а синусоида вектораВ изобразится на горизонтальной плоскости. При этом, обе синусоиды находятся в одной фазе.

Для многих физических процессов, для фотохимических реакций, а также для зрительных ощущений решающую роль играет вектор электрического поля Е. ВекторВиграет незначительную роль. Следовательно, в электромагнитной волне будем рассматривать только векторЕ и его плоскость. Эту плоскость принято считатьплоскостью поляризации.

Как известно из школьного курса физики, свет представляет собой электромагнитные волны с длиной волны от 0,75 до 0,35 мкм, вызывающие зрительные ощущения.

Таким образом мы пришли к выводу, что свет представляет собой поперечные волны, обладающие свойством поляризации

Как было сказано выше, отдельный атом излучает поляризованный свет, причём, плоскость его поляризации занимает в пространстве строго определённое положение. Поэтому свет, излучённый отдельным атомом, является плоскополяризованным.

В естественных источниках света свет излучается множеством атомов и каждый атом излучает в своей плоскости и в результате свет, излучённый большим количеством атомов имеет множество плоскостей поляризации, ориентированных во всевозможных направлениях. Такой свет поляризованным не является. Поэтому, естественный свет является неполяризованным.

Для изображения на чертеже поляризованного и неполяризованного света, используют так называемый модельный луч. На рисунке показаны четыре типа модельного луча:

Следует отметить, что глаз человека не способен отличить поляризованный свет от неполяризованного. А в ряде случаев необходимо знать, поляризован свет или нет и если поляризован – то в какой плоскости. Чтобы это узнать, используются специальные технические приёмы, о которых будет сказано ниже.

4) Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.

Как получить поляризованный свет? Как известно, одиночный атом излучает поляризованный свет. Но этот свет очень слабый и непригоден для практического использования. Для этого нужен свет, излучаемый многими атомами. Но на практике невозможно в естественном источнике света заставить все атомы излучать свет в одной и той же плоскости поляризации. В данной ситуации существует единственный выход: пропустить свет через такое устройство, при прохождении через которое все плоскости поляризации будут отсечены кроме одной, которая совпадает с плоскостью пропускания данного устройства.

Такое устройство называется поляризатором:

Как известно, глаз не может различить, где поляризован свет, а где нет. Как же на практике отличить поляризованный свет от неполяризованного?

Для этого нужно взять ещё одно такое же устройство и поставить его на пути поляризованного луча света. Если плоскость пропускания совпадает с плоскостью поляризации луча света, то луч пройдёт весь, практически без потерь. Но если плоскость пропускания будет перпендикулярна плоскости поляризации, то луч света вообще не пройдёт. Такое устройство называется анализатором. С помощью анализатора можно узнать, поляризован свет или нет. Нужно только пропустить луч света через анализатор и при этом вращать его вокруг оси, совпадающей с падающим лучом. Если луч поляризован, то его интенсивность будет на выходе изменяться от нуля до максимума в зависимости от угла поворота. Если падающий луч не является поляризованным, то при вращении анализатора интенсивность вышедшего луча изменяться не будет.

Поляризатор и анализатор устроены совершенно одинаково, различаются только функцией и их можно менять местами.

Интенсивность выходящего из анализатора света подчиняется закону Малюса: I = I0 cos 2 ЗдесьI – интенсивность поляризованного света, т.е. света, проходящего между поляризатором и анализатором;I0 — интенсивность света, вышедшего из анализатора;угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора.

Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

Существует ещё один способ поляризации света. Он заключается в том, что если естественный свет падает на границу двух полированных диэлектриков под определённым углом и при этом тангенс угла падения численно равен относительному показателю преломления двух сред, то отражённый луч полностью будет поляризован. Преломлённый же луч будет поляризован частично и при этом преимущественное направление плоскости поляризации преломлённого луча будет перпендикулярно плоскости поляризации отражённого луча. Вектор поляризации отражённого луча расположен параллельно отражающей поверхности. При этом, отражённый и преломлённый лучи будут взаимно перпендикулярны:

При этом соблюдается соотношение:

tg  = n

Здесь — угол Брюстера;n— относительный показатель преломления.

Это – закон Брюстера.

Следует учесть, что если свет на отражающую поверхность падает не под углом Брюстера, то отражённый луч будет поляризован частично.

Как практически отличить плоскополяризованный свет от естественного

10. 1(а) Предположим, что белый свет падает на две щели в опыте Юнга, одна из которых закрыта красным светофильтром (700 нм), а другая – голубым (450 нм). Опишите какая интерференционная картина возникнет на экране?

Интерференция – это перераспределение интенсивности светового потока в пространстве при наложении друг на друга когерентных волн. Когерентные волны – одна частота, , постоянная разность фаз.

1 0. 1(в) Как практически можно отличить линейно-поляризованный свет от естественного?

Линейно-поляризованный свет можно отличить от естественного с помощью любого поляризатора: при вращении его плоскости пропускания вокруг направления пучка интенсивность проходящего света будет изменяться, а при некотором положении свет полностью гасится. Значит, исследуемый свет линейно поляризованный. Для естественного света: при вращении его плоскости пропускания вокруг направления пучка интенсивность проходящего света не меняется.

10. 1(г) Объясните, почему при освещении дифракционной решетки монохроматическим светом между главными максимумами возникают слабые вторичные максимумы. Почему вторичные максимумы такие слабые?

Вторичные максимумы возникают тогда, когда волны от двух произвольных щелей складываются и усиливают друг друга. Наибольшей интенсивностью обладают вторичные максимумы, ближайшие в главным максимумам.

Поляризованный и естественный свет: понятие, отличия, законы

Сегодня поговорим о поляризованном и естественном свете. В чем их отличия и как создается поляризация при прохождении сквозь вещество.

Свет – это волна

Прежде чем приступать к более сложным понятиям, надо сначала объяснить, что же такое свет?

Уже очень давно опыты с отражением и преломлением убедили ученых: свет имеет природу волны, то есть является колебанием какого-то поля. Например, Гюйгенс вывел, а Френель дополнил принцип. Согласно последнему, каждая точка среды, до которой дошел фронт волны, становится вторичным источником света. Но поляризованный и естественный свет различаются не только потому, что они волны. Ньютон считал: лучи состоят из неких наименьших частиц – корпускул. Таким образом, он предвосхитил квантовую теорию наименьших элементов нашего мира, к ним относятся и фотоны.

Корпускулярно-волновой дуализм

Опыты Лебедева убедили научный мир: свет способен оказывать давление на окружающие вещи. Перед исследователем возникло множество технических сложностей. Несмотря на это, он доказал, что фотоны света передают поверхностям ненулевой импульс, когда встречают преграду. Данное явление поставило ученых в тупик. Как можно было увязать волновые свойства и материальность массы воедино?

В итоге исследователям пришлось признать: любая элементарная частица – это одновременно и волна, и материальный объект. Фотоны имеют как признаки осциллятора (длину волны, частоту и амплитуду), так и характеристики материального вещества (массу, импульс и энергию). Это и есть принцип корпускулярно-волнового дуализма. Также требовалось понять, как именно существует и движется в пространстве, казалось бы, бесконечная волна с конечной массой. На помощь пришло понятие «квант» – это наименьший пакет некоего общего целого, который перемещается и взаимодействует с веществом. Например, поляризованный и естественный свет являются квантами электромагнитного поля. Но такая среда не единственная, подверженная квантованию. Существуют также кванты:

• гравитационного поля (гравитоны предсказаны только теоретически, к доказательству их существования ученые уже подошли очень близко);
• глюонного поля (глюоны, в отличие от гравитонов, найдены);
• коллективного взаимодействия узлов кристаллической решетки твердого тела (фононы, например, отвечают за превращение электромагнитного излучения в кристаллах в звук).

Однако чтобы представить, почему свет поляризуется, описанных выше знаний недостаточно. Требуется напрячь пространственное воображение.

Как поляризуется свет?

Как мы уже объясняли выше, свет – это волна. Но электромагнитные колебания, в отличие от морских, не просто перемещают поле вверх-вниз. Направление распространения волны показывает волновой вектор. Вектор амплитуды способен вращаться вокруг волнового. Типов этого вращения может быть множество. Под вектором амплитуды понимается направление, в котором движется амплитуда волны в данный момент времени.

Любой протяженный источник типа лампы накаливания или Солнца генерирует фотоны всех возможных видов. Вектор амплитуды направлен у такого излучения хаотически. А теперь представьте себе цилиндр. Он движется вперед вдоль своей главной оси, но при этом вращается вокруг нее. И точка на боку цилиндра покажет форму движения вектора амплитуды циркулярно поляризованной волны. С пространственными построениями связано еще одно понятие – «световой вектор». Оно обозначает направление плотности потока. Эта величина задает интенсивность и направление переноса световой энергии. Используется данный термин нечасто, как правило, в прикладных технических текстах, в которых решается проблема освещения конкретных мест лампами или прожекторами. Книги по физике, например, учебники и справочники обходятся более простыми и фундаментальными понятиями.

Почему поляризуется свет?

Фотоны излучаются, когда электроны в атомах переходят из более высокого в более низкое положение. Рассмотрим один-единственный фотон, испущенный каким-нибудь атомом. Характеристика такого кванта совершенно конкретна. Этот фотон будет колебаться в определенном направлении, а вектор его амплитуды будет лежать в одной плоскости. Таким образом, одиночный фотон всегда поляризован линейно. Следовательно, один из способов получения поляризованного света – когерентное вынужденное излучение множества одинаковых атомов. Но такой метод не всегда применим, а соответствующие устройства (лазеры) не всем доступны. Однако свет Солнца или обычной лампы накаливания получить достаточно просто. Чтобы их поляризовать, надо поставить на пути излучения такую преграду, которая пропускает дальше только один вид колебаний, а все остальные задерживает. Так что другие способы получения поляризованного света связаны с созданием фильтров для естественного излучения.

Как правило, на такое способны кристаллы с заданным строением или полимерные мембраны, в которых волокна расположены в определенном направлении. Первым естественным поляризатором, обнаруженным учеными, стал кристаллический кварц из Исландии, так называемый исландский шпат. А первым искусственным поляризатором была органическая мембрана с добавлением ионов йода. Сейчас в промышленных масштабах используют поляроидные пленки, зажатые между двумя плоскими стеклами.

Виды поляризованного света

Чуть выше мы уже приводили циркулярную поляризацию и ее распределение колебаний в пространстве. Но существуют и другие виды поляризации. Как читатель наверняка уже понял, поляризованный и естественный свет взаимопроникают друг в друга: первый легко получить из второго.

Поляризация электромагнитных волн бывает по форме:

• круговой (циркулярной);
• линейной;
• эллиптической.

Также по степени изменения поляризация бывает:

• полной;
• частичной.

Поляризация, отличная от линейной, – это свойство коллективное, а не индивидуальное. Другими словами, один-единственный фотон не может быть поляризован эллиптически, для этого требуется некоторое количество квантов света. Именно поэтому при математических манипуляциях эллиптически и циркулярно поляризованный свет раскладывают на две перпендикулярные составляющие.

Примеры частичной поляризации

Примером частичной поляризации может служить свет Солнца, который прошел сквозь атмосферу Земли. Толстый слой смеси газов все время находится в движении, какие-то участки уплотняются, другие – разрежаются.

Эти уплотнения рассеивают часть электромагнитных колебаний, так что до поверхности планеты свет доходит частично поляризованным. Но степень этих изменений мала: законы поляризованного света применяются только в очень точных астрономических расчетах. В остальных случаях излучение Солнца на поверхности Земли считается естественным.

Вращение поляризатора

На пути естественного света нужно поставить соответствующий фильтр, чтобы получить поляризацию. После фильтра вектор амплитуды электромагнитного излучения будет колебаться только одним способом, например, линейно. Но что произойдет, если на пути уже измененного потока света поставить другой поляризатор?

1. Ось пропускания второго поляризатора сонаправлена с осью первого. В этом случае свет просто пройдет второй фильтр, как бы не «заметив» его.
2. Ось пропускания второго фильтра располагается под углом к оси первого. Чтобы получить результат, необходимо применить закон Малюса для поляризованного света.

Формулы и их интерпретацию приведем ниже.

Закон Малюса

Если читателю кажется, что два поляризатора – это такая игра, что-то вроде упражнения для ума, то он ошибается. С помощью второго фильтра можно определить направление и степень поляризации потока света. Эти данные используют как непосредственно, например, при оценке свойств далеких галактик и туманностей, так и опосредованно, для оценки качества поверхностей.

Закон Малюса для поляризованного света выражается формулой:

• I = k х I₀ х cos 2 φ, где
  I – интенсивность конечного потока света,
  I₀ – начального,
  k – коэффициент пропускания поляризатора,
  φ – угол между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.

Для релятивистского случая добавляются циклические частоты поляризованных волн. Но эти компоненты учитываются, только если источник света движется со скоростью, близкой к скорости света. Для применения расширенной формулы Малюса не обязательно преодолевать триста тысяч километров в секунду. Релятивистской считается скорость, равная одному проценту от скорости света в вакууме.

Однако дотошный читатель спросит: «А как же быть с циркулярной и эллиптической поляризацией?» Как мы уже упоминали выше, ответ прост. Необходимо представить этот вид поляризации как сумму двух линейно поляризованных волн.

Сложности восприятия поляризации как понятия

Надеемся, мы прояснили для читателей понятия естественного и поляризованного света. Однако избежать трудностей в пространственном восприятии этих понятий невозможно. Что же необходимо сделать, чтобы осознать, как вращается вектор амплитуды?

Первым барьером может стать непонимание, что такое вектор. Прежде всего, это направление движения. Когда человек ведет машину, вектор его движения – это то, куда направлен нос автомобиля и в какую сторону развернуты шины, а не куда смотрят глаза человека. Если бы все водители поняли это, возможно, на наших дорогах было бы меньше аварий. Как мы уже упоминали, в случае волны вектор амплитуды – это направление, в котором «колеблется» волна в конкретный момент времени.

Второй барьер может заключаться в непонимании процессов излучения. Для восполнения пробелов стоит вспомнить, что такое электронные уровни в атомах и почему переход между ними сопровождается либо излучением, либо поглощением энергии. Поняв, откуда берутся фотоны, читатель, возможно, лучше разберется в поляризации света.

Естественный и поляризованный свет отличаются ненамного. Если для человека непонятно, почему, мы еще раз повторим: получить поляризованный свет сразу при излучении довольно непросто. Но выделить изо всех возможных хаотически направленных колебаний естественного света только некоторые конкретные гораздо проще. Сделать это можно с помощью специальных кристаллических или полимерных веществ.

Как можно практически отличить естественный свет от плоскополяризованного?

Как можно практически отличить естественный свет от плоскополяризованного?

Естественный свет будет всегде терять 50 процентов своей энергии, проходя через поляризатор, в то время как плоскополяризованный может проходить через поляризатор без потерь, так и полностью поглощаться поляризатором, в зависимости от его ориентации.

Найти угол между плоскостями поляризации двух поляроидов, если интенсивность естественного света, прошедшего оба поляроида, уменьшилась в 6, 5 раз а ?

Найти угол между плоскостями поляризации двух поляроидов, если интенсивность естественного света, прошедшего оба поляроида, уменьшилась в 6, 5 раз а .

Коэффициент поглощения света в поляроидах – 0, 3.

В морях и океанах светиться вода, причина этого — многочисленные светящиеся организмы?

В морях и океанах светиться вода, причина этого — многочисленные светящиеся организмы.

Весьма интересное свечение наблюдается у некоторых морских глубоководных рыб — у них около рта или под глазами светится живая ткань.

О каких источниках света — естественных или искусственных — идет речь?

Приведите примеры естественных и искусственных источников света?

Приведите примеры естественных и искусственных источников света.

Когда за окном на улице стемнело, девочка включила настольную лампу?

Когда за окном на улице стемнело, девочка включила настольную лампу.

Выберите правильный ответ

Лампа является естественным источником света

Свет распространяется в воздухе прямолинейно

Свет лампы огибает встречаемые препятствия.

Какой световой поток называется естественным светом ?

Какой световой поток называется естественным светом ?

Что собой представляет естественный свет с позиции волновой теории?

Что собой представляет естественный свет с позиции волновой теории?

Источник света не может?

Источник света не может.

Выберите один из 5 вариантов ответа :

1) быть искусственным и точечным

2) быть естественным и точечным

3) быть естественным и не точечным

4) находиться при температуре равной абсолютному нулю

5) находится дальше, чем на расстоянии, которое свет проходит за год.

В чём отличие тепловых источников света от люминесцирующих?

В чём отличие тепловых источников света от люминесцирующих?

Приведите примеры тепловых и люминесцирующимих источников света.

Луч естественного интенсивностью I0 проходит поляризатор и анализатор, оптические оси которых перпендикулярны?

Луч естественного интенсивностью I0 проходит поляризатор и анализатор, оптические оси которых перпендикулярны.

Интенсивность I света вышедшего из анализатор(потерями на отражение и поглощение пренебречь.

Естественный и поляризованных свет проходят через три поляризатора?

Естественный и поляризованных свет проходят через три поляризатора.

Могут ли они пройти без уменьшения интенсивности?

Если вам необходимо получить ответ на вопрос Как можно практически отличить естественный свет от плоскополяризованного?, относящийся к уровню подготовки учащихся 10 — 11 классов, вы открыли нужную страницу. В категории Физика вы также найдете ответы на похожие вопросы по интересующей теме, с помощью автоматического «умного» поиска. Если после ознакомления со всеми вариантами ответа у вас остались сомнения, или полученная информация не полностью освещает тематику, создайте свой вопрос с помощью кнопки, которая находится вверху страницы, или обсудите вопрос с посетителями этой страницы.

На 74 градусов. Наверное так.

Площадь верхнего основания конуса не имеет никакого значения. Со стороны нижнего основания на стол действует сила mg, распределённая по площади Sa Единственно, надо площадь перевести в квадратные метры Sa = 4 см² = 4 / 10000 м² = 0, 0004 м² P = mg /..

Поскольку за ПЕРИОД грузик пройдет расстояние, равное четырем амплитудам : L₀ = 4 * 3 = 12 см или 0, 12 м то число колебаний : n = L / L₀ = 0, 36 / 0, 12 = 3 Ответ : 3 колебания.

Q = λ * m = 4 * 330000 = 1320000Дж или 1320 кДж.

Решение Q = m * λ Отсюда находим массу m = Q / λ = 0, 1 кг 100 грамм свинца.

V = 72 км / ч = 20 м / с ; = V² / R = 20² / 500 = 0, 8 м / с² ; N = m(g — ) = 500×(10 — 0, 8) = 4600 Н (4500, если брать g за 9. 8 м / с²).

Правильный ответ это б.

0, 3 * m1 = N * 0, 2 0, 1 * N = 0, 3 * M m1 = 2M M = 1, 2 кг.

Потому что перемещение , cкорость, ускорение — величины векторные и работать с векторами труднее чем с проекциями.

Ответ : Объяснение : Дано : S₁ = S / 4V₁ = 72 км / чS₂ = 3·S / 4V₂ = 15 м / с____________Vcp — ? Весь путь равен S. Время на первой четверти пути : t₁ = S₁ / V₁ = S / (72·4) = S / 288 чВремя на остальной части пути : t₂ = S₂ / V₂ = 3·S / (15·4) = 3..