Що таке поляризація світла?

Відео: Поляризація природного світла при відбитті від скла

Якщо осіннім безхмарним днем подивитися в небо, то сяючий яскраво-блакитний купол небосхилу нікого не залишить байдужим. Чим же пояснюється таке дивовижне колір? Його причина полягає в трьох аспектах - ламанні, розсіюванні і поляризації. У сьогоднішній роботі йдеться про те, що ж таке поляризація світла.

Світло являє собою одну з різновидів електромагнітного випромінювання, тому характеризується джерелом і спрямованістю. Крім того, не слід забувати про його двоїсту природу: в одному випадку він, як уже говорилося, є хвилю, а в іншому - частку (фотон). Поляризація світла - це одна з властивостей будь-якого випромінювання в оптичному діапазоні. При поляризації коливання частинок світлового променя, спрямованих на поперечну поверхню, здійснюються в одній і тій же площині. Інші складові відсікаються.

Найпростіше зрозуміти на прикладі, що таке поляризація світла. Уявімо довгу мотузку, розташовану горизонтально між двома точками. Мотузка проходить крізь вертикальну щілину в пластині-щиті. Якщо тепер з одного кінця її взяти в руки і формувати хвилі, то вони досягнуть протилежного кінця лише в тому випадку, якщо створюються співвісно з щілиною в щиті, тобто вертикально. При спробі рухати мотузку горизонтально (вліво-вправо) хвилі будуть погашені, ледь досягнувши щита, тому що не «протиснуться» поперек щілини. У цьому прикладі мотузка - це електромагнітне випромінювання, щит - прозора (або напівпрозора середа), а щілину - специфічне властивість середовища.

Так як світло - це електромагнітна хвиля, то вона залежить від електричного і магнітного векторів напруженості. Вони завжди перпендикулярні один до одного і, крім того, формують умовну площину, перпендикулярну лінії поширення самої хвилі. До речі, кругова поляризація світла виникає в тому випадку, якщо вектори магнітної індукції і електричного поля обертаються щодо напрямку променя світла. У свою чергу, при коливаннях вектора напруженості електричного поля в одній і тій же площині виникає плоскополярізованний електромагнітна хвиля. Її друга назва, що відбиває той же самий процес - «лінійно поляризована».

Відео: Поляризація світла (1972). Навчальний фільм з оптики

Цікаво, що випромінювання атомом одного-єдиного кванта світла завжди поляризоване. В той же час, світловий потік лампочки, Сонця, свічки, ліхтарика та ін. неполяризована. Це пояснюється тим, що випромінювання виходить від безлічі атомів, у яких поляризація різна. Відповідно, сумарний потік втрачає орієнтованість. Поляризація світла у величезній мірі залежить від особливостей речовини або розташування атомів в його кристалічній решітці (Для твердих тіл, наприклад, прозорих кристалів). До речі, перші досліди були проведені з кристалами і лише згодом вчені звернули увагу на газоподібні середовища (атмосфера). Неважко зрозуміти, що поляризація світла також залежить від розташування спостерігача (датчика, фотоелемента і ін.). Таким чином, зі збільшенням кута між напрямком світла від джерела і вектором, що вказує на спрямованість променя зору, поляризація зростає. Якщо ж напрямку паралельні, то при ідеальних умовах поляризація відсутня.

Також існує третій варіант - частково поляризований потік світла. Дана конфігурація виникає в тому випадку, коли переважають коливання електричного поля або магнітної індукції (їх векторів).

Цікавий факт: очей людини легко розрізняє довжину хвилі (Колірної аспект світла) і інтенсивність, а ось реєстрація поляризації доступна побічно. У той же час, багато комах з фасеточними очима відмінно розрізняють поляризацію хвилі. Вважається, що це допомагає їм орієнтуватися.