अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री: व्याख्या, वर्णन आणि सूत्र. डमीसाठी प्रकाश ध्रुवीकरण: व्याख्या, घटनेचे सार आणि सार

वैयक्तिक अणूद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश हा एक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह असतो, म्हणजे, दोन आडवा परस्पर लंब लहरींचे संयोजन - विद्युत (विद्युत क्षेत्र शक्ती सदिश आणि चुंबकीय (चुंबकीय क्षेत्र शक्ती वेक्टरच्या दोलनामुळे तयार होते) सामान्य सरळ रेषा ज्याला प्रकाश किरण म्हणतात (चित्र 337) ).

एक बीम (प्रकाश) ज्यामध्ये विद्युत दोलन सतत एकाच आणि फक्त एकाच विमानात घडतात त्याला ध्रुवीकृत बीम (प्रकाश) म्हणतात; अर्थात, या प्रकरणात, चुंबकीय दोलन दुसऱ्या (लंबवत) समतल (ज्याला प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाचे समतल म्हणतात) घडतात. या व्याख्येवरून असे दिसून येते की वैयक्तिक अणूद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश ध्रुवीकृत असतो (किमान या अणूच्या किरणोत्सर्गाच्या संपूर्ण कालावधीत).

अनुभव आणि सिद्धांत असे दर्शविते की पदार्थावर रासायनिक, शारीरिक आणि इतर प्रकारचे प्रकाशाचे परिणाम प्रामुख्याने विद्युत कंपनांमुळे होतात. म्हणूनच, आणि प्रकाश लहरी (किंवा बीम) दर्शविणारी रेखाचित्रे देखील सुलभ करण्यासाठी, आम्ही यापुढे फक्त विद्युत दोलनांबद्दल बोलू आणि ज्या विमानात ते उद्भवतात त्यांना प्रकाश दोलनांचे समतल किंवा फक्त दोलनांचे विमान म्हटले जाईल. मग ध्रुवीकृत प्रकाशाचा किरण अंजीर प्रमाणे योजनाबद्धपणे चित्रित केला जाऊ शकतो. 338, a (बीम रेखाचित्राच्या समतलाला लंब असतो; वेक्टर विद्युत क्षेत्राच्या ताकदीच्या मोठेपणाच्या मूल्यांशी संबंधित असतात

व्यवहारात, आपल्याला एका स्वतंत्र अणूमधून प्रकाश कधीच येत नाही, कारण प्रकाशाचा कोणताही खरा स्रोत (चमकदार शरीर) यादृच्छिकपणे उत्सर्जित होणारे अनेक अणू असतात, म्हणजेच कंपनाच्या समतल सर्व संभाव्य अभिमुखतेसह प्रकाश लाटा उत्सर्जित करतात. या लहरी एकमेकांवर अधिरोपित करतात, परिणामी वास्तविक (नैसर्गिक) प्रकाश स्रोतातून निघणारा कोणताही किरण दोलनाच्या अनेक भिन्न दिशा देणाऱ्या विमानांशी संबंधित असेल (चित्र 338, b). असा बीम (प्रकाश) अध्रुवीकृत असतो आणि त्याला नैसर्गिक बीम (प्रकाश) म्हणतात.

सामान्यतः, प्रकाशमय शरीर बनवणाऱ्या प्रत्येक अणूपासून किरणोत्सर्गाची तीव्रता सरासरी सारखीच असते; म्हणून, नैसर्गिक प्रकाशात कंपनाच्या सर्व विमानांमध्ये समान मोठेपणा (जास्तीत जास्त) वेक्टर मूल्ये असतात. तथापि, अशी प्रकरणे आहेत जेव्हा प्रकाश बीमच्या वेक्टरचे मोठेपणाचे मूल्य दोलनाच्या वेगवेगळ्या विमानांसाठी समान नसतात; अशा बीमला आंशिक ध्रुवीकरण म्हणतात. अंजीर मध्ये. 338, c अंशतः ध्रुवीकृत बीम दर्शविते, ज्यामध्ये दोलन प्रामुख्याने उभ्या समतल भागात होतात.

नैसर्गिक प्रकाशाच्या विपरीत, ध्रुवीकृत प्रकाश केवळ तीव्रतेने (क्षेत्रातील ताकद आणि रंगाच्या मोठेपणावर (तरंगलांबी X वर अवलंबून) अवलंबून नाही तर स्थितीनुसार देखील दर्शविला जातो.

दोलनाचे विमान. म्हणून, उदाहरणार्थ, ध्रुवीकृत किरण 1, 2 आणि 3 (Fig. 339), ज्यांची तीव्रता आणि रंग समान आहेत, एकमेकांशी एकसारखे नाहीत. तथापि, मानवी डोळ्यांना ध्रुवीकृत किरणांमधील फरक ओळखता येत नाही ज्यांच्या कंपनाच्या समतलाची दिशा भिन्न असते आणि सामान्यतः नैसर्गिक प्रकाशापासून ध्रुवीकृत प्रकाशात फरक केला जात नाही.

नैसर्गिक प्रकाशाचे ध्रुवीकरण केले जाऊ शकते, म्हणजेच ते ध्रुवीकृत प्रकाशात बदलले जाऊ शकते. हे करण्यासाठी, अशी परिस्थिती निर्माण करणे आवश्यक आहे ज्या अंतर्गत इलेक्ट्रिक फील्ड सामर्थ्य वेक्टरचे दोलन केवळ एका विशिष्ट दिशेने होऊ शकते. उदाहरणार्थ, अशा परिस्थिती उद्भवू शकतात जेव्हा नैसर्गिक प्रकाश विद्युत कंपनांच्या संदर्भात ॲनिसोट्रॉपिक माध्यमातून जातो. जसे ज्ञात आहे, ॲनिसोट्रॉपी क्रिस्टल्सचे वैशिष्ट्य आहे (§ 51 पहा). म्हणून, आपण क्रिस्टलमधून जाणाऱ्या प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाची अपेक्षा करू शकतो. खरंच, अनुभव दर्शवितो की अनेक नैसर्गिक आणि कृत्रिमरित्या तयार केलेले स्फटिक त्यांच्यामधून जाणाऱ्या नैसर्गिक प्रकाशाचे ध्रुवीकरण करतात.

सर्वात सामान्य शब्दात, क्रिस्टलमधून जाणाऱ्या प्रकाशाच्या ध्रुवीकरण प्रक्रियेचे भौतिक सार खालीलप्रमाणे आहे. मॅक्सवेलच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिद्धांतानुसार (पहा § 105), प्रकाश तरंगाच्या वैकल्पिक विद्युत क्षेत्रामुळे क्रिस्टलीय डायलेक्ट्रिकमध्ये पर्यायी ध्रुवीकरण चालू होते, म्हणजेच, क्रिस्टल जाळी बनवणाऱ्या चार्ज केलेल्या कणांचे (अणू, आयन) पर्यायी विस्थापन होते. ध्रुवीकरण प्रवाह जौल उष्णता निर्माण करतो; परिणामी, प्रकाश ऊर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर क्रिस्टलमध्ये होते.

क्रिस्टलच्या एनिसोट्रॉपीमुळे, त्याच्या कणांचे संभाव्य विस्थापन आणि म्हणून ध्रुवीकरण प्रवाहाची ताकद, क्रिस्टल जाळीच्या वेगवेगळ्या विमानांसाठी भिन्न असल्याचे दिसून येते. हे स्पष्ट आहे की कणांच्या लक्षणीय संभाव्य विस्थापनांशी संबंधित विमानात प्रवास करणा-या प्रकाश लहरीमुळे एक मजबूत ध्रुवीकरण प्रवाह होतो आणि त्यामुळे क्रिस्टलद्वारे जवळजवळ पूर्णपणे शोषले जाते. जर प्रकाश तरंग लहान कणांच्या विस्थापनांशी संबंधित विमानात प्रवास करत असेल, तर त्यामुळे कमकुवत ध्रुवीकरण प्रवाह निर्माण होतो आणि लक्षणीय शोषणाशिवाय क्रिस्टलमधून जातो.

अशाप्रकारे, नैसर्गिक प्रकाशाच्या विद्युत कंपनांपैकी, ज्यात सर्व संभाव्य दिशा आहेत, फक्त त्या विमानात घडतात जे कमीतकमी ध्रुवीकरण प्रवाहाच्या क्रिस्टलमधून जातात (शोषण न करता); उर्वरित स्पंदने एक किंवा दुसर्या अंशाने कमकुवत होतात, कारण या विमानावरील त्यांचे फक्त अंदाज क्रिस्टलमधून जातात. परिणामी, क्रिस्टलमधून जाणारा प्रकाश केवळ एका विशिष्ट विमानात विद्युत दोलनातून जातो, म्हणजेच प्रकाश ध्रुवीकृत होतो.

प्रकाश ध्रुवीकरण करणाऱ्या नैसर्गिक क्रिस्टल्समध्ये, उदाहरणार्थ, टूमलाइनचा समावेश होतो. क्रिस्टलच्या ऑप्टिकल अक्षाच्या समांतर कापलेल्या टूमलाइन प्लेटमधून जाणारा नैसर्गिक बीम पूर्णपणे ध्रुवीकृत आहे आणि केवळ ऑप्टिकल अक्ष आणि बीम (चित्र 340) असलेल्या विमानातील मुख्य समतलामध्ये विद्युत स्पंदने आहेत.

प्रत्येक क्रिस्टलमध्ये एक दिशा असते ज्याच्या अनुषंगाने क्रिस्टल जाळीचे अणू (किंवा आयन) सममितीयपणे स्थित असतात; त्याला क्रिस्टलचा ऑप्टिकल अक्ष म्हणतात. आपण यावर जोर देऊ या की ऑप्टिकल अक्ष ही केवळ एक रेषा नसून क्रिस्टलमधील एक विशिष्ट दिशा आहे; क्रिस्टलमध्ये या दिशेला समांतर काढलेल्या सर्व सरळ रेषा ऑप्टिकल अक्ष आहेत.

जर नैसर्गिक बीम ऑप्टिकल अक्षाच्या बाजूने जात असेल तर त्याची सर्व विद्युत कंपनं त्यावर लंब असतात. या स्थितीत (ऑप्टिकल अक्षाच्या सापेक्ष क्रिस्टल कणांच्या सममितीय व्यवस्थेमुळे), सर्व विद्युत कंपने समान परिस्थितीत होतात आणि ते सर्व क्रिस्टलमधून जातात. म्हणून, ऑप्टिकल अक्षाच्या बाजूने प्रवास करणारी नैसर्गिक बीम ध्रुवीकृत होत नाही. बीमच्या इतर सर्व दिशानिर्देशांसाठी, त्याचे ध्रुवीकरण होते.

जर दुसरी टूमलाइन प्लेट 2 प्लेट 1 च्या मागे ठेवली गेली असेल, ज्यायोगे त्याचा ऑप्टिकल अक्ष प्लेटच्या ऑप्टिकल अक्षाला लंब असेल, तर बीम दुसऱ्या प्लेटमधून जाणार नाही (कारण त्याची विद्युत कंपने मुख्य समतलाला लंब असतात. प्लेट 2). जर प्लेट 1 आणि 2 च्या ऑप्टिकल अक्षांनी एक कोन वेगळा केला तर प्रकाश (किरण) प्लेट 2 मधून जातो. तथापि, अंजीर मध्ये खालीलप्रमाणे. 341, प्लेट 2 मधून जाणाऱ्या प्रकाश कंपनांचे मोठेपणा या प्लेटवरील प्रकाश कंपनांच्या घटनेच्या मोठेपणापेक्षा कमी असेल:

प्रकाशाची तीव्रता प्रकाश कंपनांच्या मोठेपणाच्या वर्गाच्या प्रमाणात असल्याने

जेथे प्लेट 2 वर प्रकाशाच्या घटनेची तीव्रता, Y ही या प्लेटमधून जाणाऱ्या प्रकाशाची तीव्रता आहे. संबंध (12) याला मालुसचा नियम म्हणतात.

अशा प्रकारे, ध्रुवीकृत बीमभोवती प्लेट 2 चे फिरणे या प्लेटमधून जाणाऱ्या प्रकाशाच्या तीव्रतेतील बदलासह आहे; जास्तीत जास्त तीव्रता कमीत कमी (प्रकाशाच्या पूर्ण विझवण्याशी संबंधित) - येथे

प्लेट 7, जी नैसर्गिक प्रकाशाचे ध्रुवीकरण करते, त्याला ध्रुवीकरण म्हणतात आणि प्लेट 2, ज्याद्वारे ध्रुवीकृत प्रकाशाची तीव्रता बदलते (आणि त्याद्वारे ध्रुवीकरणाची वस्तुस्थिती ओळखते), त्याला विश्लेषक म्हणतात. हे स्पष्ट आहे की दोन्ही प्लेट्स अगदी समान आहेत (ते स्वॅप केले जाऊ शकतात); ही नावे केवळ रेकॉर्डचा उद्देश दर्शवितात.

हे नोंद घ्यावे की टूमलाइनमध्ये महत्त्वपूर्ण निवडक शोषण आहे - ते प्रामुख्याने हिरवा प्रकाश प्रसारित करते; हे एक polarizer (आणि विश्लेषक) म्हणून टूमलाइनचा एक तोटा आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, तथाकथित पोलरॉइड्स (ध्रुवीकरण फिल्टर) प्रकाशाचे ध्रुवीकरण करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहेत. पोलरॉइड एक पारदर्शक पॉलिमर फिल्म आहे ज्यामध्ये अनेक लहान कृत्रिम क्रिस्टल्स असतात - ध्रुवीकरण करणारे, उदाहरणार्थ हेरापेटाइटचे क्रिस्टल्स (क्विनाइन आयोडाइड सल्फेट). पोलरॉइडच्या निर्मिती प्रक्रियेदरम्यान सर्व हेरपेटाइट क्रिस्टल्सचे ऑप्टिकल अक्ष एकाच दिशेने असतात. पोलरॉइड फिल्म तुलनेने स्वस्त आहे, खूप लवचिक आहे, त्याचे क्षेत्रफळ मोठे आहे आणि दृश्यमान प्रकाशाच्या सर्व तरंगलांबींसाठी जवळजवळ समान (नगण्य) शोषण आहे.

पोलरॉइडचा एक मनोरंजक व्यावहारिक अनुप्रयोग म्हणजे वाहनांमध्ये त्याचा वापर वाहनचालकांना येणाऱ्या हेडलाइट्सच्या चकाकीपासून संरक्षण करण्यासाठी आहे. या उद्देशासाठी, पोलरॉइड फिल्म्स विंडशील्ड आणि हेडलाइट ग्लासेसवर चिकटलेल्या असतात, ज्याचे ऑप्टिकल अक्ष समांतर असतात आणि क्षितिजासह 45° बनवतात. मग, अंजीर मध्ये पाहिले जाऊ शकते म्हणून. 342, एका कारच्या विंडशील्ड पोलरॉइडचा ऑप्टिकल अक्ष ऑप्टिकलला लंब असेल

येणाऱ्या कारच्या हेडलाइट्सचे पोलरॉइड अक्ष (ऑप्टिकल अक्षांचे अभिमुखता आकृतीमध्ये बाणांनी दर्शविले आहे). मालुसच्या कायद्यानुसार, पोलरॉइड्सच्या ऑप्टिकल अक्षांच्या अशा अभिमुखतेसह, ध्रुवीकृत हेडलाइट प्रकाश येणाऱ्या कारच्या विंडशील्डमधून जाणार नाही; म्हणून, ड्रायव्हरला व्यावहारिकरित्या येणाऱ्या कारचे हेडलाइट्स दिसत नाहीत (परंतु, अर्थातच, त्याला या कार त्याच्या कारच्या हेडलाइट्समध्ये दिसतील).

विद्युत चुंबकीय लहरींसाठी ध्रुवीकरण ही विद्युत क्षेत्र शक्ती E किंवा चुंबकीय क्षेत्र शक्ती H च्या वेक्टरच्या दिशात्मक दोलनाची घटना आहे. सुसंगत इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनमध्ये हे असू शकते: ध्रुवीकरण लंबवर्तुळ रेखीय ... ... विकिपीडिया

I. व्याख्या. II. सरळ रेषीय ध्रुवीकृत प्रकाश. III. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत प्रकाश. IV. ध्रुवीकृत प्रकाशाचे स्त्रोत. V. ध्रुवीकृत प्रकाशाची ओळख. सहावा. ध्रुवीकृत प्रकाशाचे परावर्तन आणि अपवर्तन. VII. विमान P फिरवणे...

सामग्री: 1) मूलभूत संकल्पना. २) न्यूटनचा सिद्धांत. 3) ह्युजेन्स ईथर. 4) Huygens तत्त्व. 5) हस्तक्षेप तत्त्व. 6) Huygens Fresnel तत्त्व. 7) ट्रान्सव्हर्स कंपनांचे तत्त्व. 8) प्रकाशाच्या इथरियल सिद्धांताची पूर्णता. ९) इथर सिद्धांताचा आधार. एनसायक्लोपेडिक डिक्शनरी एफ.ए. Brockhaus आणि I.A. एफ्रॉन

सर्वात सोपी ध्रुवीकरण साधने, ऑप्टिकल प्रिझमच्या वर्गांपैकी एक, रेखीय ध्रुवीकरण म्हणून काम करतात; त्यांच्या मदतीने, रेखीय ध्रुवीकृत ऑप्टिकल रेडिएशन तयार केले जाते (प्रकाशाचे ध्रुवीकरण पहा). सहसा P. आयटम दोन किंवा अधिक असतात... ... भौतिक विश्वकोश

संबंधित ऑप्टिशियन्सना एकत्र करते. ऑप्टिकल सक्रिय (चिरल) संयुगेचा अभ्यास करण्याच्या पद्धती: ध्रुवीयमेट्री (पीएम), ऑप्टिकल फैलाव. रोटेशन (ROV) आणि गोलाकार डायक्रोइझम (CD). X. m परस्परसंवादावर आधारित आहेत. चिरल रचनांसह ध्रुवीकृत प्रकाश, जो... ... रासायनिक विश्वकोश

- (ऑप्टिक्स) नैसर्गिक अवस्थेत किंवा चुंबकत्वाच्या प्रभावाखाली असलेल्या विशिष्ट क्रिस्टल्स, द्रव आणि बाष्पांमधून ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या किरणांसह उद्भवणारी एक घटना. स्वयंप्रकाशी शरीरातून निघणारे प्रकाश किरण (सूर्य, ... ... एनसायक्लोपेडिक डिक्शनरी एफ.ए. Brockhaus आणि I.A. एफ्रॉन

ब्रूस्टर कोनातील इंटरफेसवरील परावर्तित प्रकाश घटनेच्या ध्रुवीकरणाचे चित्रण ब्रेवस्टरचा नियम हा ऑप्टिक्सचा एक नियम आहे जो डायलेक्ट्रिकचा अपवर्तक निर्देशांक आणि अशा कोन n यांच्यातील संबंध व्यक्त करतो ... विकिपीडिया

कोनात इंटरफेसवर परावर्तित प्रकाश घटनेच्या ध्रुवीकरणाचे उदाहरण ब्रेवस्टरचा नियम ब्रेवस्टरचा नियम हा ऑप्टिक्सचा एक नियम आहे जो इंटरफेसमधून परावर्तित होणारा प्रकाश ज्या कोनात पूर्णपणे असेल त्या कोनाशी अपवर्तक निर्देशांकाचा संबंध व्यक्त करतो ... .. विकिपीडिया

लाटा दोन प्रकारच्या असतात. अनुदैर्ध्य ओसीलेटरी डिस्टर्बन्सेसमध्ये त्यांच्या प्रसाराच्या दिशेने समांतर असतात. एक उदाहरण म्हणजे हवेतून आवाजाचा रस्ता. ट्रान्सव्हर्स लहरींमध्ये अशा व्यत्ययांचा समावेश असतो जो प्रवासाच्या दिशेने 90° च्या कोनात असतो. उदाहरणार्थ, पाण्याच्या शरीरातून क्षैतिजरित्या जाणारी लाट त्याच्या पृष्ठभागावर उभ्या कंपनांना कारणीभूत ठरते.

घटनेचा शोध

17 व्या शतकाच्या मध्यभागी पाहिलेले अनेक गोंधळात टाकणारे ऑप्टिकल प्रभाव स्पष्ट केले गेले जेव्हा ध्रुवीकरण आणि नैसर्गिक प्रकाश एक लहरी घटना म्हणून ओळखला जाऊ लागला आणि त्याच्या कंपनांच्या दिशा शोधल्या गेल्या. पहिला तथाकथित ध्रुवीकरण प्रभाव डॅनिश चिकित्सक इरास्मस बार्थोलिन यांनी 1669 मध्ये शोधला होता. शास्त्रज्ञाने आइसलँड स्पार किंवा कॅल्साइट (कॅल्शियम कार्बोनेटचे स्फटिकासारखे स्वरूप) मध्ये दुहेरी अपवर्तन किंवा बायरफ्रिंगन्स पाहिले. जेव्हा प्रकाश कॅल्साइटमधून जातो, तेव्हा क्रिस्टल त्याचे विभाजन करते, ज्यामुळे दोन प्रतिमा एकमेकांपासून ऑफसेट होतात.

न्यूटनला या घटनेची जाणीव होती आणि त्याने सुचवले की कदाचित प्रकाशाच्या कॉर्पसल्समध्ये असममितता किंवा "एकतर्फीपणा" आहे ज्यामुळे दोन प्रतिमा तयार होऊ शकतात. न्यूटनचा समकालीन ह्युजेन्स त्याच्या प्राथमिक लहरींच्या सिद्धांतासह दुहेरी अपवर्तनाचे स्पष्टीकरण देऊ शकला, परंतु त्याला परिणामाचा खरा अर्थ समजला नाही. फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ ऑगस्टिन-जीन फ्रेस्नेल यांनी प्रकाश लहरी आडव्या आहेत असे सुचविल्याशिवाय बीयरफ्रिन्जेन्स हे एक रहस्यच राहिले. साध्या कल्पनेमुळे ध्रुवीकरण आणि नैसर्गिक काय आहे हे स्पष्ट करणे शक्य झाले आणि ध्रुवीकरणाच्या प्रभावांच्या विश्लेषणासाठी एक नैसर्गिक आणि जटिल आधार प्रदान केला.

बायरफ्रिन्जेन्स दोन लंब ध्रुवीकरणांच्या संयोगामुळे उद्भवते, प्रत्येकाची स्वतःची लहर गती असते. वेगातील फरकामुळे, दोन घटकांमध्ये भिन्न अपवर्तक निर्देशांक असतात आणि म्हणून ते सामग्रीद्वारे भिन्न रिफ्रॅक्ट होतात, दोन प्रतिमा तयार करतात.

ध्रुवीकृत आणि नैसर्गिक प्रकाश: मॅक्सवेलचा सिद्धांत

फ्रेस्नेलने त्वरीत ट्रान्सव्हर्स लहरींचे एक जटिल मॉडेल विकसित केले, ज्यामुळे बायरफ्रिंगन्स आणि इतर अनेक ऑप्टिकल प्रभाव निर्माण झाले. चाळीस वर्षांनंतर, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक विज्ञानाने प्रकाशाच्या आडवा स्वभावाचे सुरेखपणे स्पष्टीकरण दिले.

मॅक्सवेलच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांनी बनलेल्या असतात ज्या हालचालींच्या दिशेने लंबवत असतात. फील्ड एकमेकांना 90° च्या कोनात आहेत. या प्रकरणात, चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांच्या प्रसाराच्या दिशा उजव्या हाताने समन्वय प्रणाली तयार करतात. वारंवारता सह लहर साठी fआणि लांबी λ (ते अवलंबनाने संबंधित आहेत λf = c), जे सकारात्मक x दिशेने फिरते, फील्डचे गणितीय वर्णन केले जाते:

E(x, t) = E 0 cos (2π x/λ- 2 π फूट)y^;
B(x, t) = B 0 cos (2π x/λ- 2 π फूट)z^.

समीकरणे दाखवतात की विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्र एकमेकांच्या टप्प्यात आहेत. वेळेच्या कोणत्याही क्षणी, ते एकाच वेळी अंतराळातील त्यांची कमाल मूल्ये E 0 आणि B 0 प्रमाणे पोहोचतात. हे मोठेपणा स्वतंत्र नाहीत. मॅक्सवेलची समीकरणे दाखवतात की व्हॅक्यूममधील सर्व विद्युत चुंबकीय लहरींसाठी E 0 = cB 0.

ध्रुवीकरण दिशानिर्देश

चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्राच्या अभिमुखतेचे वर्णन करताना, प्रकाश लहरी सामान्यतः विद्युत क्षेत्राची दिशा दर्शवतात. चुंबकीय क्षेत्र सदिश हे आवश्यकतेनुसार निर्धारित केले जाते की फील्ड गतीच्या दिशेने लंब आणि लंब असतात. नैसर्गिक आणि रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश यात फरक आहे की नंतरच्या काळात तरंग हलवताना फील्ड स्थिर दिशांना दोलन करतात.

ध्रुवीकरणाच्या इतर अवस्था देखील शक्य आहेत. वर्तुळाकार वेक्टरच्या बाबतीत, चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रे स्थिर मोठेपणासह प्रसाराच्या दिशेने फिरतात. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत प्रकाश रेखीय आणि गोलाकार ध्रुवीकरण दरम्यान मध्यवर्ती आहे.

अध्रुवीय प्रकाश

तापलेल्या फिलामेंटच्या पृष्ठभागावरील अणू जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन निर्माण करतात ते एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे कार्य करतात. प्रत्येक उत्सर्जन 10 -9 ते 10 -8 सेकंदांपर्यंत चालणाऱ्या लहान गाड्यांसारखे अंदाजे मॉडेल केले जाऊ शकते. इनॅन्डेन्सेंट फिलामेंटमधून निघणारी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह ही या ट्रेन्सची सुपरपोझिशन आहे, या प्रत्येकाची स्वतःची ध्रुवीकरण दिशा असते. यादृच्छिकपणे ओरिएंटेड ट्रेन्सची बेरीज एक लहर बनवते, ज्याचे ध्रुवीकरण वेक्टर जलद आणि यादृच्छिकपणे बदलते. अशा लहरीला अध्रुवीकृत म्हणतात. सूर्य, इनॅन्डेन्सेंट दिवे, फ्लोरोसेंट दिवे आणि ज्वाला यासह सर्व काही असे किरणोत्सर्ग निर्माण करतात. तथापि, बहुधा विखुरलेल्या आणि परावर्तनामुळे नैसर्गिक प्रकाशाचा अंशतः ध्रुवीकरण होतो.

अशा प्रकारे, ध्रुवीकृत प्रकाश आणि नैसर्गिक प्रकाश यांच्यातील फरक हा आहे की प्रथम कंपने एका विमानात होतात.

ध्रुवीकृत रेडिएशनचे स्त्रोत

ध्रुवीकृत प्रकाश अशा प्रकरणांमध्ये तयार केला जाऊ शकतो जेथे अवकाशीय अभिमुखता निश्चित केली जाते. एक उदाहरण म्हणजे उच्च-ऊर्जा चार्ज केलेले कण चुंबकीय क्षेत्रात फिरतात आणि ध्रुवीकृत इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी उत्सर्जित करतात. अनेक ज्ञात खगोलीय स्त्रोत आहेत जे नैसर्गिकरित्या ध्रुवीकृत प्रकाश उत्सर्जित करतात. यामध्ये तेजोमेघ, सुपरनोव्हा अवशेष आणि सक्रिय गॅलेक्टिक न्यूक्ली यांचा समावेश आहे. कॉस्मिक रेडिएशनच्या ध्रुवीकरणाचा अभ्यास त्याच्या स्त्रोतांचे गुणधर्म निश्चित करण्यासाठी केला जातो.

पोलरॉइड फिल्टर

अनेक पदार्थांमधून जाताना ध्रुवीकृत आणि नैसर्गिक प्रकाश वेगळे केले जातात, त्यापैकी सर्वात सामान्य पोलरॉइड आहे, अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ एडविन लँड यांनी तयार केले आहे. फिल्टरमध्ये हायड्रोकार्बन रेणूंच्या लांब साखळ्या असतात ज्या उष्णतेच्या उपचार प्रक्रियेद्वारे एका दिशेने असतात. रेणू निवडकपणे रेडिएशन शोषून घेतात ज्यांचे विद्युत क्षेत्र त्यांच्या अभिमुखतेच्या समांतर असते. पोलरॉइडमधून बाहेर पडणारा प्रकाश रेषीय ध्रुवीकृत असतो. त्याचे विद्युत क्षेत्र आण्विक अभिमुखतेच्या दिशेला लंब आहे. परावर्तित आणि विखुरलेल्या प्रकाशाचे परिणाम कमी करणारे सनग्लासेस आणि फिल्टर्ससह अनेक ऍप्लिकेशन्समध्ये Polaroid चा वापर आढळला आहे.

नैसर्गिक आणि ध्रुवीकृत प्रकाश: मालुसचा नियम

1808 मध्ये, भौतिकशास्त्रज्ञ एटीन-लुई मालुस यांनी शोधून काढले की धातू नसलेल्या पृष्ठभागांवरून परावर्तित होणारा प्रकाश अंशतः ध्रुवीकृत आहे. या प्रभावाची व्याप्ती घटनांच्या कोनावर आणि परावर्तित सामग्रीच्या अपवर्तक निर्देशांकावर अवलंबून असते. एका टोकाच्या बाबतीत, जेव्हा तुळईच्या हवेतील घटनांच्या कोनाची स्पर्शिका परावर्तित सामग्रीच्या अपवर्तक निर्देशांकाच्या बरोबरीची असते, तेव्हा परावर्तित प्रकाश पूर्णपणे रेखीय ध्रुवीकृत होतो. या घटनेला ब्रेवस्टरचा कायदा (त्याचा शोधकर्ता, स्कॉटिश भौतिकशास्त्रज्ञ डेव्हिड ब्रेवस्टर यांच्या नावाने) म्हणून ओळखले जाते. ध्रुवीकरणाची दिशा परावर्तित पृष्ठभागाच्या समांतर असते. रस्ते आणि पाणी यासारख्या आडव्या पृष्ठभागांवरून परावर्तित केल्यावर दिवसा चकाकी सामान्यत: उद्भवते, सनग्लासेस अनेकदा क्षैतिज ध्रुवीकृत प्रकाश काढून टाकण्यासाठी फिल्टर वापरतात आणि म्हणून निवडकपणे प्रकाश प्रतिबिंब काढून टाकतात.

रेले स्कॅटरिंग

अतिशय लहान वस्तूंद्वारे प्रकाशाचे विखुरणे, ज्यांचे परिमाण तरंगलांबीपेक्षा खूपच लहान आहेत (इंग्रजी शास्त्रज्ञ लॉर्ड रेले यांच्या नंतरचे तथाकथित रेले स्कॅटरिंग) देखील आंशिक ध्रुवीकरण तयार करतात. जेव्हा सौर विकिरण पृथ्वीच्या वातावरणातून जाते तेव्हा ते हवेच्या रेणूंद्वारे विखुरले जाते. विखुरलेले ध्रुवीकरण आणि नैसर्गिक प्रकाश पृथ्वीवर पोहोचतो. त्याच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री विखुरण्याच्या कोनावर अवलंबून असते. मानव नैसर्गिक आणि ध्रुवीकृत प्रकाश यांच्यात फरक करत नसल्यामुळे, हा प्रभाव सहसा कोणाच्या लक्षात येत नाही. तथापि, अनेक कीटकांचे डोळे त्यास प्रतिसाद देतात आणि ते विखुरलेल्या किरणोत्सर्गाच्या सापेक्ष ध्रुवीकरणाचा उपयोग नेव्हिगेशन साधन म्हणून करतात. तेजस्वी सूर्यप्रकाशातील पार्श्वभूमी रेडिएशन कमी करण्यासाठी वापरला जाणारा एक सामान्य कॅमेरा फिल्टर हा एक साधा रेखीय ध्रुवीकरण आहे जो नैसर्गिक आणि रेले ध्रुवीकृत प्रकाश वेगळे करतो.

ॲनिसोट्रॉपिक साहित्य

ध्रुवीकरण प्रभाव ऑप्टिकली ॲनिसोट्रॉपिक पदार्थांमध्ये (ज्यामध्ये ध्रुवीकरण दिशा बदलते), जसे की बायरफ्रिंगंट क्रिस्टल्स, काही जैविक संरचना आणि ऑप्टिकली सक्रिय सामग्रीमध्ये दिसून येते. तांत्रिक अनुप्रयोगांमध्ये ध्रुवीकरण मायक्रोस्कोप, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले आणि सामग्री संशोधनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या ऑप्टिकल उपकरणांचा समावेश होतो.

1. प्रकाश नैसर्गिक आणि ध्रुवीकृत आहे.

2. पोलरायझरद्वारे प्रकाशाचा मार्ग. मालुसचा कायदा.

3. ध्रुवीकृत प्रकाश निर्माण करण्याच्या पद्धती.

4. ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थांद्वारे ध्रुवीकरणाच्या विमानाचे रोटेशन.

5. वैद्यकीय आणि जैविक समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी ध्रुवीकृत प्रकाशाचा वापर. पोलरीमेट्री. फोटोलॅस्टिकिटी.

6. मूलभूत संकल्पना आणि सूत्रे.

7. कार्ये.

२२.१. नैसर्गिक आणि ध्रुवीकृत प्रकाश

प्रकाश हस्तक्षेपाच्या घटनेचे विश्लेषण करताना आम्हाला ते आढळले नैसर्गिक प्रकाशप्रचंड संख्येचा संग्रह आहे गाड्या,वेगवेगळ्या वेळी वेगवेगळ्या रेणूंद्वारे (अणू) उत्सर्जित. नैसर्गिक प्रकाशाच्या किरणामध्ये, प्रकाश वेक्टरच्या दोलनांच्या सर्व दिशा, किरणाच्या प्रसाराच्या दिशेला लंब असतात, तितक्याच संभाव्य असतात.

नैसर्गिक प्रकाश- प्रकाश वेक्टर (E) च्या सर्व शक्य तितक्या संभाव्य दिशानिर्देशांसह विद्युत चुंबकीय लहरींचा (ट्रेन) संच, प्रकाशाच्या प्रसाराच्या दिशेला लंब.

नैसर्गिकस्वेता.

आकृती 22.1 मध्ये, एबीम O चा विभाग त्याच्या दिशेला लंब असलेल्या विमानाद्वारे आणि या विभागातील विविध गाड्यांच्या प्रकाश वेक्टरचे गोंधळलेले अभिमुखता दाखवले आहे. या विभागाला म्हणतात सामान्य विभाग.आकृती 22.1 मध्ये, bबीममधूनच जाणाऱ्या विमानाद्वारे बीम O चा क्रॉस सेक्शन दाखवतो. या विभागाला म्हणतात अक्षीयअक्षीय विभागात असलेल्या गाड्यांचे हलके वेक्टर डॅशने चित्रित केले जातात आणि विभागाला लंब असलेल्या गाड्यांचे हलके वेक्टर ठिपक्यांद्वारे चित्रित केले जातात. ठिपके आणि डॅशची संख्या समान आहे.

तांदूळ. २२.१.दोन विमानांमध्ये नैसर्गिक प्रकाशाच्या तुळईचा विभाग: a - सामान्य विभाग; b - अक्षीय विभाग

विशेष उपकरणांचा वापर करून नैसर्गिक प्रकाशापासून - polarizers- सर्व प्रकाश वेक्टरच्या समान अभिमुखतेसह प्रकाश प्राप्त करणे शक्य आहे. अशा प्रकारचा प्रकाश म्हणतात विमान ध्रुवीकृत.

विमान ध्रुवीकृत प्रकाश -बीममधील प्रकाश ज्याच्या सर्व गाड्यांच्या प्रकाश वेक्टरचे अभिमुखता समान असते.

समतल-ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या तुळईचा अक्षीय क्रॉस-सेक्शन, ज्यामध्ये सर्व प्रकाश वेक्टर असतात, त्याला म्हणतात. ध्रुवीकरणाचे विमान.

खाली बीमचे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व आहे विमान ध्रुवीकृतस्वेता.

आकृती 22.2 मध्ये, एदाखवले सामान्यबीम क्रॉस सेक्शन O - सर्व प्रकाश वेक्टर एका सरळ रेषेत दोलन करतात. आकृती 22.2 मध्ये, bअक्षीय विभाग दर्शवितो ज्यामध्ये सर्व प्रकाश वेक्टर असतात (डॅशद्वारे चित्रित) - हे आहे ध्रुवीकरणाचे विमान.आकृती 22.2 मध्ये, व्हीतुळईचा अक्षीय विभाग दर्शविला आहे, लंबप्रकाश वेक्टर (बिंदूंनी दर्शविलेले).

ज्या प्रकाशात आहे प्राधान्यप्रकाश वेक्टर E च्या दोलनांची दिशा म्हणतात अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश.हा प्रकाश आहे मिश्रणनैसर्गिक आणि समतल-ध्रुवीकृत प्रकाश.

आकृती 22.3 बीमचे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व दर्शवते अंशतः ध्रुवीकरणस्वेता.

तांदूळ. 22.2.वेगवेगळ्या विमानांद्वारे समतल-ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या तुळईचा विभाग:

a - सामान्य विभाग; b - प्रकाश वेक्टर असलेले अक्षीय विभाग (ध्रुवीकरणाचे विमान); c - प्रकाश वेक्टरला लंब असलेला अक्षीय विभाग

तांदूळ. 22.3.अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या तुळईचे विभाग: a - सामान्य विभाग; b - अक्षीय विभाग ज्यामध्ये त्याच्या विमानात पडलेले प्रकाश वेक्टर प्रबळ असतात; c - अक्षीय विभाग ज्यामध्ये त्याच्या विमानाला लंब असलेले प्रकाश वेक्टर प्रबळ असतात

22.2. पोलरायझरद्वारे प्रकाशाचा रस्ता. मालुसचा कायदा

नैसर्गिक प्रकाशाचे ध्रुवीकृत प्रकाशात रूपांतर करण्याची प्रक्रिया (ध्रुवीकरण)विशेष साधने वापरून चालते जाऊ शकते - polarizers.

पोलरायझर -पूर्ण किंवा (कमी सामान्यतः) अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश तयार करण्यासाठी एक उपकरण.

आम्ही फक्त पूर्ण विचार करू रेखीय ध्रुवीकरण,ज्यामध्ये ध्रुवीकरणातून समतल-ध्रुवीकृत प्रकाश बाहेर पडतो.

पोलरायझर फक्त प्रसारित करतो प्रक्षेपणप्रकाश वेक्टर इकाही विमानावर, ज्याला म्हणतात मुख्य विमान

polarizerहे विमान तुळईच्या घटनांच्या बिंदूमधून जाते आणि त्याचे अवकाशीय अभिमुखता ध्रुवीकरण उपकरणाद्वारे निर्धारित केले जाते.

आपण प्रकाश ध्रुवीकरणाची उपस्थिती शोधू शकता आणि विश्लेषक वापरून त्याची डिग्री निर्धारित करू शकता. विश्लेषकध्रुवीकरणाची डिग्री निर्धारित करण्यासाठी वापरला जाणारा एक ध्रुवीकरण आहे.

जर विश्लेषक ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या बीमच्या मार्गावर ठेवले आणि बीमभोवती फिरवले, तर आउटपुट प्रकाशाची तीव्रता एका विशिष्ट कमाल मूल्य I 0 ते शून्य पर्यंत बदलेल. विश्लेषकामधून जाणाऱ्या प्रकाशाची तीव्रता मोजणे, E.L. मालुसने (1810) स्थापित केले की ते खालील कायद्याचे पालन करते (मालुस कायदा):

येथे I 0 ही विश्लेषकावरील प्रकाश घटनेची तीव्रता आहे; मी प्रसारित प्रकाशाची तीव्रता आहे; φ हा ध्रुवीकरण आणि विश्लेषक यांच्या मुख्य विमानांमधील कोन आहे.

गणिताच्या दृष्टिकोनातून, मालुसच्या नियमाचा अर्थ असा आहे की ध्रुवीकरण ध्रुवीकरणाच्या मुख्य समतल (चित्र 22.4) वर केवळ प्रकाश वेक्टर ईचे प्रक्षेपण प्रसारित करतो.

तांदूळ. 22.4.विश्लेषकाद्वारे ध्रुवीकृत प्रकाशाचा मार्ग (बीम पॅटर्नच्या समतलाला लंब असतो)

जर नैसर्गिक (अध्रुवीकृत) प्रकाश ध्रुवीकरणावर पडत असेल, तर मालुसचा नियम प्रत्येक वैयक्तिक ट्रेनला लागू होतो. नैसर्गिक प्रकाशात, प्रकाश वेक्टरच्या सर्व दिशा सारख्याच संभाव्य असतात.

22.3. ध्रुवीकृत प्रकाश निर्माण करण्याच्या पद्धती

समतल-ध्रुवीकृत प्रकाश निर्माण करणाऱ्या बहुतेक रेखीय ध्रुवीकरणाचे कार्य तीन भौतिक घटनांपैकी एकावर आधारित आहे: परावर्तन आणि अपवर्तन दरम्यान प्रकाशाचे ध्रुवीकरण, birefringence, linear dichroism आणि प्रकाशाचे ध्रुवीकरण.

परावर्तन आणि अपवर्तनाद्वारे ध्रुवीकरण

जेव्हा प्रकाश किरण दोन समस्थानिक डायलेक्ट्रिक्स (उदाहरणार्थ, हवा आणि काच) मधील इंटरफेसवर पडतो, तेव्हा ते अंशतः परावर्तित होते आणि अंशतः दुसऱ्या माध्यमात प्रवेश करते. या प्रकरणात, दोन्ही किरण बाहेर चालू अंशतः ध्रुवीकरण.परावर्तित बीममध्ये, वेक्टर E च्या दिशा प्राबल्य असतात, घटनांच्या समतलाला लंब असतात आणि अपवर्तित बीममध्ये ते त्याच्या समांतर असतात. ध्रुवीकरणाची डिग्री घटनांच्या कोनावर अवलंबून असते. घटनांच्या विशिष्ट कोनात परावर्तित बीमचे ध्रुवीकरण केले जाईल पूर्णपणे,आणि अपवर्तित बीमच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री जास्तीत जास्त असेल (चित्र 22.5).

तांदूळ. 22.5.परावर्तन आणि अपवर्तन दरम्यान प्रकाशाचे ध्रुवीकरण

या कोनाला म्हणतात ब्रूस्टरचा कोन(i B) आणि स्थितीनुसार निर्धारित केले जाते:

अपवर्तित तुळईच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री वारंवार अपवर्तनाने लक्षणीयरीत्या वाढवता येते. अशा प्रकारे, एका काचेच्या प्लेटमधून जात असताना, अपवर्तित बीमच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री 15% पेक्षा जास्त नसते. परंतु 16 सुपरइम्पोज्ड प्लेट्सच्या स्टॅकमधून गेल्यानंतर, जो प्रकाश येईल तो जवळजवळ पूर्णपणे ध्रुवीकृत होईल.

प्लेट्सच्या अशा संग्रहास म्हणतात स्टोलेटोव्हचा पाय.या पद्धतीच्या तोट्यांमध्ये परिणामी ध्रुवीकृत प्रकाशाची कमी तीव्रता समाविष्ट आहे.

बायरफ्रिंगन्स येथे ध्रुवीकरण

जेव्हा काही ॲनिसोट्रॉपिक माध्यमांच्या इंटरफेसवर प्रकाश किरण अपवर्तित केला जातो तेव्हा ही घटना दिसून येते birefringence- अपवर्तित तुळईचे दोन भाग होतात. या प्रकरणात, दोन्ही बीम पूर्णपणे ध्रुवीकृत आहेत.

अनेक क्रिस्टल्स त्यांच्या जाळीच्या असममिततेमुळे (उदाहरणार्थ, आइसलँड स्पार) ऑप्टिकल ॲनिसोट्रॉपी प्रदर्शित करतात.

बियरफ्रिंगन्स- प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणावर आणि प्रसाराच्या दिशेवर प्रकाशाच्या अपवर्तक निर्देशांकाच्या अवलंबित्वामुळे, काही एनिसोट्रॉपिक माध्यमांमधून जात असताना प्रकाश किरणाचे विभाजन.

एक किरण अपवर्तनाच्या नियमांचे पालन करतो आणि त्याला म्हणतात एक सामान्य "ओ"दुसर्या किरणांसाठी हे कायदे समाधानी नाहीत, आणि त्याला म्हणतात विलक्षण"ई". दुहेरी अपवर्तनाची घटना अंजीर मध्ये स्पष्ट केली आहे. २२.६.

birefringence सह पूर्णतः ध्रुवीकरण प्राप्त करण्याचे कार्य आहे

तांदूळ. २२.६.बियरफ्रिंगन्स

प्रकाश आपोआप सोडवला जातो, जे काही उरते ते आहे दोनकिरण हायलाइट करतात एकयासाठी दोन पद्धती वापरल्या जातात.

1. निकोलस प्रिझम.हे ध्रुवीकरण (चित्र 22.7) आइसलँड स्पारपासून बनलेले आहे, ज्यासाठी सामान्य आणि असाधारण किरणांचे अपवर्तक निर्देशांक भिन्न आहेत: n 0 = 1.65, n e = 1.48. प्रिझम तिरपे कापले जाते आणि कॅनडा बाल्सम आणि चिकटलेले असते "मध्यम"अपवर्तक निर्देशांक n kb = 1.55.

तांदूळ. २२.७.निकोलस प्रिझममधील किरणांचा मार्ग

प्रिझम चेहऱ्यावरील घटनांच्या योग्य कोनांवर, सामान्य किरण "o" कॅनडा बाल्सम लेयरवर संपूर्ण अंतर्गत परावर्तन करतो आणि काळ्या झालेल्या वरच्या चेहऱ्याद्वारे शोषला जातो. विलक्षण किरण "ई" सीमारेषेतून जातो आणि खालच्या चेहऱ्याच्या समांतर प्रिझममधून बाहेर पडतो.

2. Dichroism, polaroids.काही birefringent क्रिस्टल्समध्ये, सामान्य किरण "o" हा विलक्षण किरण "e" पेक्षा अधिक जोरदारपणे शोषला जातो. या इंद्रियगोचर म्हणतात dichroismटूमलाइन, उदाहरणार्थ, दृश्यमान प्रकाश श्रेणीमध्ये डायक्रोइझम प्रदर्शित करते. 1 मिमी जाडीच्या टूमलाइन प्लेटमध्ये, दृश्यमान प्रकाशासह, "o" किरण जवळजवळ पूर्णपणे शोषला जातो. फक्त "ई" किरण बाहेर पडतो.

डायक्रोइझम वापरणारे पोलरायझर्स म्हणतात polaroidsसध्या, त्यांनी मोठ्या क्षेत्रासह पातळ फिल्म्सच्या स्वरूपात पोलरॉइड्स कसे तयार करावे हे शिकले आहे, ज्यामुळे ध्रुवीकृत प्रकाशाचे विस्तृत बीम मिळवणे शक्य होते. अशा चित्रपटांचा वापर कॅल्क्युलेटर डिस्प्ले आणि संगणक मॉनिटर्सच्या एलसीडी स्क्रीनमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. पोलरॉइड ग्लासेस पाण्यावर किंवा बर्फावरील सूर्याची चमक कमी करतात. त्याच हेतूंसाठी, व्हिडिओ शूट करताना ध्रुवीकरण फिल्टर वापरले जातात.

22.4. ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थांद्वारे ध्रुवीकरणाच्या विमानाचे रोटेशन

काही एनिसोट्रॉपिक माध्यमांद्वारे ध्रुवीकृत प्रकाशाचा मार्ग प्रकाशाच्या प्रसाराच्या दिशेभोवती त्याच्या ध्रुवीकरणाच्या समतल फिरण्यासह असतो. या इंद्रियगोचर म्हणतात ध्रुवीकरणाच्या विमानाचे फिरणे.ज्या पदार्थांमध्ये ही घटना पाहिली जाते त्यांना म्हणतात ऑप्टिकली सक्रिय.घन ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थांची उदाहरणे म्हणजे घन क्वार्ट्ज, साखर, सिनाबार.

ध्रुवीकरणाच्या समतल रोटेशनचा कोन (a) ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थ (L) च्या थराच्या जाडीच्या प्रमाणात आहे:

आनुपातिकता गुणांक α 0 हा पदार्थाच्या संरचनेवर अवलंबून असतो आणि त्याला म्हणतात रोटेशन स्थिर(डिग्री/मिमी). फिरण्याची क्षमता प्रकाशाच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, 1 मिमी जाडीची क्वार्ट्ज प्लेट लाल प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या समतलाला 15° आणि वायलेट प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या समतलाला 51° ने फिरवते.

काही पदार्थांच्या सोल्युशन्समध्ये ध्रुवीकरणाचे विमान फिरवण्याची क्षमता देखील असते. उदाहरणार्थ, साखर आणि ग्लुकोजचे जलीय द्रावण, टर्पेन्टाइन, टार्टेरिक ऍसिड, निकोटीन. त्यांच्यासाठी, रोटेशनचा कोन देखील एकाग्रतेवर अवलंबून असतो (C):

येथे [α 0] - विशिष्ट रोटेशन(डिग्री सेमी 2 /g), ज्याचे मूल्य द्रावण आणि द्रावकाच्या रासायनिक स्वरूपावर, प्रकाशाच्या तापमान आणि तरंगलांबीवर ([α 0 ] ~1/λ 2) अवलंबून असते.

ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थ दोन गटांमध्ये विभागलेले आहेत. त्यापैकी पहिल्यामध्ये, ऑप्टिकल क्रियाकलाप रेणूच्या असममित संरचनेशी संबंधित आहे, ज्यामध्ये सममितीचे केंद्र किंवा समतल नाही, म्हणजे. चिरलया प्रकरणात, पदार्थाची ऑप्टिकल क्रियाकलाप एकत्रीकरण आणि सोल्यूशनच्या सर्व अवस्थांमध्ये स्वतःला प्रकट करते. दुसऱ्या गटात असे पदार्थ समाविष्ट आहेत ज्यांची ऑप्टिकल क्रियाकलाप पदार्थाच्या असममित संरचनेशी संबंधित आहे (क्रिस्टल जाळी).

ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थ असू शकतात dextrorotatoryआणि डावखुरा.डेक्स्ट्रोरोटेटरी पदार्थ ध्रुवीकरणाचे विमान फिरवते घड्याळाच्या दिशेने(तुम्ही बीमकडे पहात असाल तर).

सकारात्मक(α> 0). Levorotatory पदार्थ ध्रुवीकरण च्या विमान फिरते घड्याळाच्या उलटत्यासाठी रोटेशनल क्षमतेचे प्रमाण नकारात्मक(α< 0).

चिरल रेणू दोन मिरर-सममित स्वरूपात अस्तित्वात असू शकतात - उजव्या हाताने आणि डाव्या हाताने. या दोन आयसोमेरिक रूपांना म्हणतात antipodesहे जाणून घेणे महत्त्वाचे आहे की सजीव निसर्गात (किमान पृथ्वीवर) सर्व महत्त्वाचे जैविक रेणू अस्तित्वात आहेत फक्त एक मध्येदोन संभाव्य स्वरूपांचे. म्हणून, जर आपण इतर अँटीपोड्सपासून अन्न बनवतो, तर प्राणी ते आत्मसात करू शकणार नाहीत. याचे कारण निव्वळ भौमितिक आहे. सर्व रासायनिक अभिक्रिया रेणू एकमेकांच्या सापेक्ष योग्य स्थितीत असण्यापासून सुरू होतात. यानंतरच त्यांच्या इलेक्ट्रॉन्सचा परस्परसंवाद सुरू होतो. ज्यांचे अभिमुखता एकमेकांशी जुळत नाहीत अशा चिरल रेणूंसाठी, हे साध्य करणे अशक्य आहे, जसे की उजव्या हातावर डावा हातमोजा ठेवणे अशक्य आहे.

हे ज्ञात आहे की जैविक साखर आहे dextrorotatoryआणि रासायनिक पद्धतीने उत्पादित केलेली साखर हे उजवीकडे आणि डावीकडे असलेले मिश्रण आहे antipodesसमान प्रमाणात. या मिश्रणाला म्हणतात रेसमिकरेसमिक मिश्रणे फिरवू नकाध्रुवीकरणाचे विमान, कारण त्यातील सकारात्मक आणि नकारात्मक प्रभावांची भरपाई केली जाते. सिंथेटिक साखरेच्या द्रावणात बॅक्टेरिया ठेवल्यास काही काळानंतर ते द्रावण बनते डावखुरा.याचा अर्थ बॅक्टेरिया केवळ डेक्सट्रोरोटेटरी साखर रेणूंचे चयापचय करतात.

22.5. वैद्यकीय आणि जैविक समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी ध्रुवीकृत प्रकाशाचा वापर

ध्रुवीकरण आणि त्याच्याशी संबंधित परिणाम जैववैद्यकीय संशोधनात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

पोलरीमेट्री

पोलरीमेट्री ही प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या विमानाच्या रोटेशनचे प्रमाण मोजण्यावर आधारित, नैसर्गिक किंवा चुंबकीय क्षेत्र-प्रेरित ऑप्टिकल क्रियाकलाप असलेल्या माध्यमांचा अभ्यास करण्यासाठी एक ऑप्टिकल पद्धत आहे.

ही पद्धत कर्करोगाच्या निदानासाठी सीरम प्रथिनांची ऑप्टिकल क्रियाकलाप निर्धारित करण्यासाठी, रक्त आणि मूत्रातील साखरेची पातळी निर्धारित करण्यासाठी, बायोफिजिकल संशोधनात आणि अन्न उद्योगात देखील वापरली जाते. संबंधित मापन यंत्रे म्हणतात पोलरीमीटरकिंवा सॅकॅरिमीटर(जर ते साखरेची एकाग्रता मोजण्यासाठी खास रुपांतरित केले असतील तर).

ध्रुवीकरण मायक्रोस्कोपी

ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शक पारंपारिक ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपपेक्षा वेगळे आहे ज्यामध्ये कंडेन्सरच्या समोर एक ध्रुवीकरण ठेवला जातो, जो ध्रुवीकृत प्रकाशाने वस्तू प्रकाशित करतो. विश्लेषक लेन्स आणि आयपीस दरम्यान ट्यूबमध्ये ठेवलेले आहे. जर ध्रुवीकरण आणि विश्लेषक यांच्या मुख्य अक्षांना ओलांडले असेल, तर ध्रुवीकरणाचे समतल फिरणारे जैविक वस्तूचे फक्त तेच तुकडे सूक्ष्मदर्शकाद्वारे दिसतात. या प्रकरणात, रोटेशन कोन जितका जास्त असेल तितका निरीक्षण केलेल्या तुकड्यांची चमक जास्त असेल.

फोटोलॅस्टिकिटी

पारदर्शक शरीरात निर्माण झालेले यांत्रिक ताण त्यांचे ऑप्टिकल गुणधर्म बदलू शकतात: ऑप्टिकली आयसोट्रॉपिक बॉडी ॲनिसोट्रॉपिक बनू शकतात आणि ॲनिसोट्रॉपिक बॉडी त्यांची ॲनिसोट्रॉपी बदलू शकतात. अशा घटनेचे कॉम्प्लेक्स म्हणतात फोटोलॅस्टिकिटी.

हाडांच्या ऊतींमध्ये उद्भवणारा यांत्रिक ताण निर्धारित करण्यासाठी ट्रॉमॅटोलॉजीमध्ये फोटोएलास्टिकिटीची घटना वापरली जाते. पारदर्शक सामग्री (बहुतेकदा प्लेक्सिग्लास) पासून संयुक्त मॉडेल तयार केले जाते. क्रॉस्ड पोलरॉइड्समध्ये उतरवल्यावर, हे मॉडेल एकसंध असते आणि गडद दिसते. वास्तविक परिस्थितीत हाड उघडकीस येण्यासारख्या यांत्रिक भाराच्या प्रभावाखाली, मॉडेलची एनिसोट्रॉपी उद्भवते, परिणामी - ध्रुवीकरणाच्या विमानाचे फिरणे.रोटेशनचा कोन यांत्रिक तणावाच्या प्रमाणात आहे. या प्रकरणात, पट्टे आणि स्पॉट्सचा एक वैशिष्ट्यपूर्ण नमुना दिसून येतो. या चित्रावरून, तसेच भार वाढतो किंवा कमी होतो तेव्हा होणाऱ्या बदलांवरून, मॉडेलमध्ये उद्भवणाऱ्या यांत्रिक ताणांबद्दल निष्कर्ष काढता येतो आणि म्हणूनच वास्तविक सांध्यामध्ये.

२२.६. मूलभूत संकल्पना आणि सूत्रे

टेबल सुरू ठेवणे

टेबलचा शेवट

२२.७. कार्ये

1. ध्रुवीकरण आणि विश्लेषक यांच्यामधून जाणाऱ्या नैसर्गिक प्रकाशाची तीव्रता 4 पट कमी झाल्यास ध्रुवीकरण आणि विश्लेषक यांच्या मुख्य विमानांमधील कोन φ किती असेल?

2. साखरेच्या द्रावणासाठी विशिष्ट रोटेशन [α 0] निश्चित करा जर, जेव्हा प्रकाश द्रावणासह ट्यूबमधून जातो, तेव्हा ध्रुवीकरणाच्या समतल रोटेशनचा कोन α = 22° असेल. ट्यूबची लांबी L = 10 सेमी आहे, द्रावणाची एकाग्रता C = 0.33 g/cm 3 आहे.

3. क्वार्ट्ज प्लेटची जाडी L निश्चित करा ज्यासाठी तरंगलांबी λ = 509 nm सह प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या समतल फिरण्याचा कोन α = 180° आहे. या तरंगलांबीसाठी क्वार्ट्जमधील रोटेशन स्थिरांक α 0 = 29.7 deg/mm आहे.

4. नळीच्या लांबीच्या L = 20 सेमीमध्ये ओतलेले साखरेचे द्रावण प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाचे समतल (λ = 0.5 μm) a = 30° कोनाने फिरवते. या तरंगलांबीसाठी साखरेच्या द्रावणामुळे होणारे विशिष्ट आवर्तन [α 0 ] = 6.67 deg*cm 2 /g असल्यास द्रावणातील साखरेचे प्रमाण शोधा.

5. एकाग्रता C 1 = 0.28 g/cm 3 असलेले ग्लुकोजचे द्रावण, सॅकरिमीटर क्युवेटमध्ये ओतले जाते, 1 = 32° कोनाने प्रकाश ध्रुवीकरणाचे समतल फिरते. जर द्रावण ध्रुवीकरणाच्या समतलाला कोनातून फिरवत असेल तर त्याच लांबीच्या क्युवेटमध्ये C 2 ग्लुकोजची एकाग्रता निश्चित करा

6. क्षितिजाच्या वर असलेल्या सूर्याच्या किती उंचीवर सूर्यप्रकाश सरोवराच्या पृष्ठभागावरून समतल-ध्रुवीकरण पद्धतीने परावर्तित होतो? दृश्यमान प्रकाश प्रदेशातील पाण्याचा अपवर्तक निर्देशांक n = 1.33 आहे.

नैसर्गिक प्रकाश म्हणजे विद्युत चुंबकीय तीव्रतेच्या वेगाने आणि यादृच्छिकपणे दिशा बदलणारे ऑप्टिकल रेडिएशन. फील्ड, आणि प्रकाश किरणांना लंब असलेल्या दोलनांच्या सर्व दिशा तितक्याच संभाव्य आहेत.

ध्रुवीकृत - प्रकाश ज्यामध्ये प्रकाश वेक्टरच्या दोलनांची दिशा काही प्रकारे ऑर्डर केली जाते.

अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश - जर, कोणत्याही बाह्य प्रभावाचा परिणाम म्हणून, वेक्टर E च्या दोलनांची एक प्रमुख दिशा दिसून येते.

समतल-ध्रुवीकरण - जर व्हेक्टर E चे दोलन फक्त एकाच समतलात होत असेल.

ध्रुवीकरणानंतर प्रकाशाची तीव्रता मालुसच्या नियमाद्वारे निर्धारित केली जाते. I=I 0 *cos 2 α

I 0 - polarizer आधी तीव्रता; I – polarizer नंतर तीव्रता; α हा वेक्टर E आणि ध्रुवीकरणाचा समतल कोन आहे.

नैसर्गिक प्रकाश 2 ध्रुवीकरणांवर पडू द्या.

मी 1 =1/2*मी खातो

I 2 =1/2*मी खातो *cos 2 α=I 1 *cos 2 α

बीम ध्रुवीकरण डिग्री Δ=(Imax-Imin)/(Imax*Imin)

22. परावर्तन आणि अपवर्तन दरम्यान प्रकाशाचे ध्रुवीकरण. ब्रूस्टरचा कायदा.

डायलेक्ट्रिक आयसोट्रॉपिक माध्यमांमधून प्रकाशाचे परावर्तन किंवा अपवर्तन वापरून ध्रुवीकृत प्रकाश तयार केला जाऊ शकतो. दोन डायलेक्ट्रिक्समधील इंटरफेसमध्ये प्रकाशाच्या घटनांचा कोन शून्य असल्यास, परावर्तित आणि अपवर्तित किरणांचे अंशतः ध्रुवीकरण केले जाते. दोन्ही बीमच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री बीमच्या घटनांच्या कोनावर अवलंबून असते. पारदर्शक माध्यमाच्या प्रत्येक जोडीसाठी, घटनांचा एक कोन असतो ज्यावर परावर्तित प्रकाश पूर्णपणे समतल-ध्रुवीकृत होतो आणि अपवर्तित बीम अंशतः ध्रुवीकरण राहतो, परंतु या कोनात त्याच्या ध्रुवीकरणाची डिग्री जास्तीत जास्त असते. या कोनाला ब्रूस्टरचा कोन म्हणतात. ब्रूस्टर कोन स्थितीवरून निर्धारित केला जातो: tgφ Br =n 21 =n 2 /n 1

23. नैसर्गिक आणि ध्रुवीकृत प्रकाश. ध्रुवीकरणाच्या विमानाचे रोटेशन.

ज्या समतलामध्ये वेक्टर E दोलन करतो त्याला दोलनाचे समतल म्हणतात आणि वेक्टर H ला ध्रुवीकरणाचे समतल म्हणतात.

वेक्टर E च्या दोलनांना कोणत्याही प्रकारे क्रम दिल्यास, प्रकाशाला ध्रुवीकृत म्हणतात. जर एका विमानात - विमान-ध्रुवीकृत.

जर एका विमानात E चे कंपन इतरांपेक्षा वरचढ असेल, तर प्रकाश अंशतः ध्रुवीकरण होतो.

नैसर्गिक प्रकाशात, वेक्टर ईला किरणांच्या प्रसाराच्या दिशेने असममितता अनुभवत नाही.

प्लेन ध्रुवीकृत प्रकाश पोलरायझर्स नावाच्या उपकरणांचा वापर करून प्राप्त केला जातो.

ध्रुवीकरणाच्या क्षेत्राची प्रकाशाची तीव्रता मालुसच्या नियमानुसार निर्धारित केली जाते: I=I o COS 2 α, जेथे I o ही ध्रुवीकरणाच्या आधीची तीव्रता आहे, I नंतर आहे, α हा E आणि ध्रुवीकरणाच्या समतलामधील कोन आहे.

बीम ध्रुवीकरणाची डिग्री हे मूल्य आहे: Δ=(I कमाल -I मिनिट)/(I कमाल +I मिनिट)

नैसर्गिक प्रकाशासाठी Δ=0, समतल ध्रुवीकृत प्रकाशासाठी Δ=1, अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाशासाठी 0<Δ<1.

समतल ध्रुवीकृत प्रकाश दोन माध्यमांमधील इंटरफेसमधून परावर्तनाद्वारे प्राप्त होतो जर घटनांचा कोन ब्रूस्टर कोन सारखा असेल: tanα br =n 21 = n 2 /n 1

जेव्हा प्रकाश ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थातून जातो तेव्हा वेक्टर ई फिरतो. या घटनेला ध्रुवीकरणाच्या विमानाचे रोटेशन म्हणतात.

स्फटिक आणि शुद्ध द्रव्यांच्या ध्रुवीकरणाच्या समतल रोटेशनचा कोन: ϕ=αd; सोल्यूशन्ससाठी: ϕ=[α]cd, जेथे d हे ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थामध्ये प्रकाशाने प्रवास केलेले अंतर आहे, a ([a]) हे तथाकथित विशिष्ट रोटेशन आहे, संख्यात्मकदृष्ट्या ध्रुवीकरणाच्या समतल रोटेशनच्या कोनाइतके युनिट जाडीच्या ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थाच्या थराने प्रकाशाचा (एकक एकाग्रता - सोल्यूशनसाठी), C - द्रावणातील ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थाचे वस्तुमान एकाग्रता, kg/m3. व्हॅक्यूममधील पदार्थाचे स्वरूप, तापमान आणि प्रकाशाची तरंगलांबी यावर विशिष्ट रोटेशन अवलंबून असते.

ध्रुवीकरणाच्या विमानाच्या रोटेशनच्या घटनेचे दोन फ्रेस्नेल गृहितक वापरून स्पष्ट केले जाऊ शकते:

कोणतीही समतल ध्रुवीकृत लहर उजवीकडे आणि डावीकडे रोटेशन असलेल्या वर्तुळात ध्रुवीकृत 2 लहरी म्हणून दर्शविली जाऊ शकते.

ऑप्टिकली सक्रिय पदार्थातील रोटेशन वेग भिन्न असतात.