પોલરાઇઝ્ડ અને કુદરતી પ્રકાશ. કુદરતી વિપરીત ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ

મોજા બે પ્રકારના હોય છે. સમાંતર vibrational બનેલો પ્રચાર તેમના દિશા સમાંતર. એક ઉદાહરણ હવામાં અવાજ માર્ગ છે. ટ્રાન્સવર્સ મોજા વિક્ષેપ જે ચળવળ દિશા 90 ° ના ખૂણા પર છે સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, તરંગ પાણી દળ દ્વારા આડા પસાર તેની સપાટી પર ઊભી સ્પંદનો પેદા કરે છે.

શોધ

રહસ્યમય ઓપ્ટિકલ XVII મી સદીના મધ્યમાં અવલોકન સંખ્યાબંધ અસરો, સમજાવવામાં આવી છે ત્યારે ધ્રુવીકરણ અને કુદરતી પ્રકાશ શરૂ તરંગ ઘટના તરીકે જોવામાં આવે છે અને તેના સ્પંદનો દિશા મળી આવ્યા. પ્રથમ કહેવાતા ધ્રુવીકરણ અસર 1669 માં ડેનિશ ફિઝિશિયન ઇરેસ્મુસ Bartholin દ્વારા શોધવામાં આવ્યો હતો. વૈજ્ઞાનિક આઇસલેન્ડ Spar કે કેલ્શિયમ (કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના સ્ફટિક સ્વરૂપમાં) માં ડબલ વક્રીભવન અથવા બાયરીફ્રીન્જન્સ જણાયું હતું. પ્રકાશ કેલ્શાઇટના સ્ફટિક પસાર થાય છે ત્યારે તે છૂટો ઉત્પન્ન બે છબીઓ વચ્ચે એકબીજા સાપેક્ષે ખસેડવામાં આવે.

ન્યૂટન આ ઘટના વિશે ખબર અને સૂચવે છે કે કદાચ પ્રકાશ કોર્પસેલ્સ આ અસમપ્રમાણ મોટા ભાગે અથવા "વન-સાઇડેડ", જે બે છબીઓ રચના કારણ હોઇ શકે છે. હુયજેન્સ, ન્યૂટનની એક સમકાલીન પ્રાથમિક મોજા ડબલ વક્રીભવન પોતાનો સિદ્ધાંત સમજાવવા માટે સક્ષમ હતી, પરંતુ તેમણે અસર સાચા અર્થ સમજી શક્યા નથી. ત્યાં સુધી બાયરીફ્રીન્જન્સ રહસ્ય રહ્યો થોમસ યંગ અને ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ઑગસ્ટીન-Zhan Frenel સૂચવ્યું નથી કે પ્રકાશ તરંગો ત્રાંસી છે. એક સરળ વિચાર શું ધ્રુવીકરણ અને કુદરતી સમજાવવા માટે મંજૂરી આપી છે પ્રકાશ. આ ધ્રુવીકરણ અસરો વિશ્લેષણ માટે કુદરતી અને uncomplicated માળખું પૂરી પાડી હતી.

બાયરીફ્રીન્જન્સ બે ઓર્થોગોનલ polarizations, જે પ્રત્યેક તેના તરંગ વેલોસિટી ધરાવે સંયોજન દ્વારા કારણે થાય છે. બે ઘટકો ની ઝડપ તફાવતને કારણે અલગ રેફ્રાકિટવ સૂચકાંકો હોય છે, અને તેથી તેઓ અલગ સામગ્રી મારફતે વક્રિભૂત આવે છે, બે છબીઓ ઉત્પન્ન કરે છે.

પોલરાઇઝ્ડ અને કુદરતી પ્રકાશ: મેક્સવેલ સિદ્ધાંત

Fresnel ઝડપથી ત્રાંસા મોજા વ્યાપક મોડેલ, જે બાયરીફ્રીન્જન્સ અને અન્ય ઓપ્ટિકલ સંખ્યાબંધ અસરો તરફ દોરી વિકાસ થયો હતો. ચાળીસ વર્ષ પછી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મેક્સવેલ સિદ્ધાંત સુંદર પ્રકાશ ત્રાંસી કુદરત સમજાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મોજા મેક્સવેલ ચળવળ ઓસીલેટીંગકેમિકલ દિશા કાટખૂણે ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્રો બનેલા હોય છે. ક્ષેત્રો એકબીજા 90 ° ના ખૂણા પર છે. આ કિસ્સામાં ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્રો પ્રચાર દિશા જમણેરી સંકલન સિસ્ટમ રચે છે. આવર્તન એફ અને લંબાઈ λ સાથે વેવ માટે, કે જે હકારાત્મક એક્સ દિશામાં ખસે, ક્ષેત્રો ગાણિતિક વર્ણવવામાં આવે છે (તેઓ λf = C પરાધીનતા સંબંધિત):

• ઇ (x, t) = ઇ ₀ COS (2 π X / λ - 2 π ફૂટ) વાય ^;
• બી (x, t) = બી ₀ COS (2 π X / λ - 2 π ફૂટ) z ^.

સમીકરણો દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રીક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો એકબીજા સાથે તબક્કામાં છે. આપેલ કોઈપણ સમયે, તેઓ સાથે એક જગ્યા ઇ ₀ અને બી ₀ સમાન તેમના મહત્તમ કિંમતો પહોંચે _છે. આ કંપન સ્વતંત્ર નથી. મેક્સવેલની સમીકરણો છે કે જે બધી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મોજા માટે ઇ ₀ = CB ₀ vacuo માં છતી કરે છે.

ધ્રુવીકરણ દિશા

પ્રકાશ તરંગો ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્રો દિશામાનના વર્ણનમાં ખાસ કરીને માત્ર વીજ ક્ષેત્ર દિશા દર્શાવે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર વેક્ટર perpendicularity ક્ષેત્રોમાં જરૂરિયાત અને ચળવળ દિશા તેમના perpendicularity દ્વારા નક્કી થાય છે. કુદરતી અને એકઘાતતઃ ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ તરંગ ની ચળવળ તરીકે નિશ્ચિત દિશામાં છેલ્લા ક્ષેત્ર oscillate માં કે લાક્ષણિકતા છે.

શક્યતાના અન્ય ધ્રુવીકરણ રાજ્યો છે. ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્રો પરિપત્ર વેક્ટર્સ કિસ્સામાં સતત કંપનવિસ્તાર ખાતે પ્રચાર દિશા ફેરવેલ સંબંધિત છે. Elliptically ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ લિનીયર અને ગોળ polarizations વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થિતિ છે.

unpolarized પ્રકાશ

ગરમ ફિલામેન્ટ સપાટી પર અણુ, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વિકિરણ પેદા એકબીજા સ્વતંત્ર હોય છે. દરેક કિરણોત્સર્ગ આશરે 10 ^-9 10 ^-8 સેકન્ડ ટૂંકા સમયગાળા ટ્રેઇનો તરીકે રજૂ કરવામાં કરી શકાય છે. ફિલામેન્ટ થી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મોજા, આ ટ્રેનો, જે પ્રત્યેક તેના પોતાના ધ્રુવીકરણ દિશામાં છે એક superposition છે. રેન્ડમ લક્ષી રકમ સ્વરૂપો જે તરંગ ધ્રુવીકરણ વેક્ટર ઝડપથી અને વિચિત્ર બદલાય તાકે છે. આવા તરંગ unpolarized કહેવામાં આવે છે. બધા પ્રકાશ કુદરતી સ્ત્રોતો, સૂર્ય, અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવા, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ અને જ્યોત સહિત પ્રકારના વિકિરણોનું પેદા કરે છે. જોકે, કુદરતી પ્રકાશ વારંવાર આંશિક બહુવિધ સ્કેટરિંગ અને પ્રતિબિંબને કારણે ધ્રુવીકરણ થાય છે.

આમ, કુદરતી ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ તફાવત હકીકત એ છે કે પ્રથમ આવર્તનો વિમાન થાય સમાવેશ થાય છે.

ધ્રુવીકરણ કિરણોત્સર્ગ સ્ત્રોતો

પોલરાઇઝ્ડ પ્રકાશ જ્યારે અવકાશને લગતા નિર્ધારણ નક્કી થઈ શકે છે. એક ઉદાહરણ synchrotron કિરણોત્સર્ગ, જેમાં ઉચ્ચ-ઉર્જા ચાર્જ કણો એક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ખસેડવાની અને ધ્રુવીકરણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ બહાર કાઢે છે. ત્યાં ઘણા જાણીતા જ્યોતિષીય સ્ત્રોતો કુદરતી ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ સ્રાવ બહાર કાઢે છે છે. આ નિહારિકાઓનું, સુપરનોવા અવશેષો અને સક્રિય ગાલાક્ટિક મધ્યવર્તી કેન્દ્ર સમાવેશ થાય છે. માં કરેલું કોસ્મિક રેડિયેશન ધ્રુવીકરણ તેના સ્ત્રોત ગુણધર્મો નક્કી કરવા માટે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

પોલરોઇડ ફિલ્ટર

પોલરાઇઝ્ડ અને કુદરતી પ્રકાશ સામગ્રી સંખ્યાબંધ પોલરોઇડ છે, જે સૌથી સામાન્ય, અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી એડવિન જમીન દ્વારા બનાવવામાં પસાર દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. ફિલ્ટર હીટ ટ્રીટમેન્ટ પ્રક્રિયા દ્વારા એક જ દિશા હાઈડ્રોકાર્બન પરમાણુઓ લાંબા સાંકળો સમાવેશ થાય છે. પરમાણુ પસંદગીપૂર્વક કિરણોને શોષે છે, વીજ ક્ષેત્ર તેમના અભિગમ સમાંતર છે. પ્રકાશ પોલરાઇઝર છોડીને એકઘાતતઃ ધ્રુવીકરણ થાય છે. તેના વીજ ક્ષેત્ર પરમાણુ અભિગમ દિશા કાટખૂણે. પોલરોઇડ સનગ્લાસ અને ફિલ્ટર્સ કે પ્રતિબિંબિત અને વેરવિખેર પ્રકાશ અસર ઘટાડવા સહિત અનેક ક્ષેત્રો, માં એપ્લિકેશન મળી છે.

કુદરતી અને ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ: Malus નિયમ

1808 માં, ભૌતિક વિજ્ઞાની એટીન લૂઇસ Malus જાણવા મળ્યું હતું કે પ્રકાશ નોન-મેટાલિક સપાટી પ્રતિબિંબિત અંશતઃ ચર્ચાતા રહ્યાં છે. આ અસર હદ બનાવ ની કોણ અને પ્રતિબિંબીત સામગ્રી ની પ્રત્યાવર્તનક્ષમ ઇન્ડેક્સ પર આધારિત છે. આત્યંતિક કિસ્સાઓમાં જ્યારે હવામાં ઘટનાઓની એંગલ સ્પર્શજ્યાની પ્રતિબિંબીત સામગ્રી ની પ્રત્યાવર્તનક્ષમ ઇન્ડેક્સ સમાન છે એકમાં, પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ સંપૂર્ણપણે એકઘાતતઃ ધ્રુવીકરણ થાય છે. આ ઘટના બ્રેવસ્ટર કાયદો (તેના સંશોધક બાદ નામ આપવામાં આવ્યું, સ્કોટ્ટીશ ભૌતિકશાસ્ત્રી ડેવિડ બ્રેવસ્ટર) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ધ્રુવીકરણ દિશામાં પરાવર્તિત સપાટી પર સમાંતર. ત્યારથી ફ્લોરોસન્ટ ઝગઝગાટ સામાન્ય રીતે રસ્તાઓ અને પાણી ગાળકો તરીકે આડી સપાટી પરથી પ્રતિબિંબ પર થાય સામાન્ય રીતે રહેવા માટે આડા ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ સનગ્લાસ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને તેથી પસંદગીપૂર્વક પ્રકાશ પ્રતિબિંબે દૂર કરે છે.

રેલીઘ વિખેરણ

ખૂબ જ નાના પદાર્થો કે જેમની પરિમાણો તરંગલંબાઇ કરતાં ખૂબ નાના છે દ્વારા પ્રકાશનો ફેલાવો (કહેવાતા રેલીઘ વિખેરણ ઇંગલિશ વૈજ્ઞાનિક ભગવાન રેલીઘ પછી), પણ આંશિક ધ્રુવીકરણ બનાવે છે. સૂર્યપ્રકાશ પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પસાર થાય છે ત્યારે તે હવામાં અણુ દ્વારા વિખેરાઇ છે. પૃથ્વી અને ધ્રુવીકરણ કુદરતી પ્રકાશ વેરવિખેર સુધી પહોંચે છે. ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી કોણ બીજનો ફેલાવો પર આધારિત છે. ત્યારથી માણસ કુદરતી અને ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ વચ્ચે ભેદ પાડતા નથી, તો આ અસર સામાન્ય રીતે કોઇનું ધ્યાન જાય છે. તેમ છતાં, ઘણા જંતુઓ આંખો તેને પ્રતિક્રિયા છે, અને તેઓ નેવિગેશનલ સાધન તરીકે વેરવિખેર કિરણોત્સર્ગ સંબંધિત ધ્રુવીકરણ ઉપયોગ કરે છે. સામાન્ય ફિલ્ટર કેમેરા કે તેજસ્વી સૂર્યપ્રકાશ પશ્ચાદ્ વિકિરણોના ઘટાડવા માટે વપરાય છે એક સરળ રેખીય પોલરાઇઝર, જે ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ અને કુદરતી રેલેગ અલગ છે.

anisotropic સામગ્રી

ધ્રુવીકરણ અસરો ઓપ્ટીકલી anisotropic સામગ્રી (જે માં જોવા મળ્યું છે પીરોજની પ્રત્યાવર્તન સૂચિ જેમ birefringent સ્ફટિકો કેટલાક જૈવ માળખાં અને પ્રકાશશાસ્ત્રીય રીતે સક્રિય સામગ્રી કારણ કે ધ્રુવીકરણ દિશા પ્રમાણે બદલાય છે). ટેકનોલોજીકલ કાર્યક્રમો પોલરાઇઝિંગ microscopes, પ્રવાહી સ્ફટિક ડિસ્પ્લે અને ઓપ્ટિકલ સામગ્રી સંશોધન માટે વપરાતા સાધનોમાં સમાવેશ થાય છે.