Бүгүн биз жарыктын толкундук табиятынын жана бул фактыга байланыштуу «поляризация даражасы» кубулушунун маңызын ачып беребиз.
Көрүү жана жарык берүү жөндөмү
Жарыктын табияты жана аны менен байланышкан көрүү жөндөмү көптөн бери адамдын акылын түйшөлтүп келген. Байыркы гректер көрүнүштү түшүндүрүүгө аракет кылып, мындай деп ойлошкон: же көз курчап турган нерселерди "сезип" турган белгилүү бир "нурларды" чыгарат жана ошону менен адамга алардын сырткы көрүнүшү жана формасы жөнүндө кабар берет, же нерселердин өзү бир нерсени чыгарат, аны адамдар кармап алып, бардык нерсе кандай экенин баалайт. иштейт. Теориялар чындыктан алыс болуп чыкты: жандыктар чагылган жарыктын аркасында көрүшөт. Бул чындыкты түшүнгөндөн баштап, поляризациянын даражасын эсептей алганга чейин бир кадам калды - жарык толкун экенин түшүнүү.
Жарык бул толкун
Жарыкты дагы деталдуу изилдөө менен, интерференция болбогондо, ал түз сызыкта таралып, эч жакка бурулбай турганы белгилүү болду. Эгерде нурдун жолуна тунук эмес тоскоолдук пайда болсо, анда көлөкө пайда болот, ал эми жарыктын өзү кайда кеткени адамдарды кызыктырган эмес. Бирок радиация тунук чөйрө менен кагылышканда, таң калыштуу нерселер болду: нурдун багыты өзгөрдү.жайылып, күңүрт. 1678-жылы Х. Гюйгенс муну бир гана факт менен түшүндүрүүгө болот: жарык – толкун. Окумуштуу Гюйгенс принцибин түзгөн, кийин аны Френель толуктаган. Бүгүнкү күндө адамдар поляризациянын даражасын кантип аныктоону билишет.
Гюйгенс-Френель принциби
Бул принципке ылайык, толкун фронту жеткен чөйрөнүн каалаган чекити когеренттүү нурлануунун экинчи булагы болуп саналат жана бул чекиттердин бардык фронтторунун конверти убакыттын кийинки моментинде толкун фронтунун милдетин аткарат. Ошентип, жарык тоскоолдуксуз таралса, ар бир кийинки моментте толкун фронту мурункудай болот. Бирок нур бир тоскоолдукка туш болоор замат дагы бир фактор ишке кирет: окшош эмес чөйрөдө жарык ар кандай ылдамдыкта тарайт. Ошентип, биринчи башка чөйрөгө жете алган фотон анда нурдан келген акыркы фотондон ылдамыраак тарайт. Демек, толкун фронту эңкейилет. Поляризациянын деңгээли буга азырынча эч кандай тиешеси жок, бирок бул көрүнүштү толук түшүнүү керек.
Процесс убактысы
Бул өзгөрүүлөрдүн баары укмуштуудай тез болуп жатканын өзүнчө айтуу керек. Жарыктын вакуумдагы ылдамдыгы секундасына үч жүз миң километрди түзөт. Ар кандай чөйрө жарыкты жайлатат, бирок көп эмес. Бир чөйрөдөн экинчи чөйрөгө (мисалы, абадан сууга) өткөндө толкун фронтунун бузулуу убактысы өтө кыска. Адамдын көзү муну байкай албайт жана мынчалык кыска түзүүнү бир нече түзмөктөр жасай алатпроцесстер. Демек, бул көрүнүштү теориялык жактан гана түшүнүү керек. Эми, нурлануу деген эмне экенин толук түшүнгөн окурман, жарыктын поляризациясынын даражасын кантип табууга болорун түшүнгүсү келет? Анын үмүтүн алдабайлы.
Жарыктын поляризациясы
Жогоруда жарыктын фотондору ар кандай чөйрөдө ар кандай ылдамдыкта экенин айтканбыз. Жарык туурасынан кеткен электромагниттик толкун болгондуктан (ал чөйрөнүн конденсациясы жана сейрек кездешүүсү эмес), анын эки негизги өзгөчөлүгү бар:
- толкун вектору;
- амплитуда (ошондой эле вектордук чоңдук).
Биринчи мүнөздөмө жарык шооласы кайда багытталганын жана поляризация векторунун келип чыгышын, башкача айтканда, электр талаасынын күч вектору кайсы тарапка багытталганын көрсөтөт. Бул толкун векторунун айланасында айланууга мүмкүндүк берет. Күн чыгарган табигый жарыктын поляризациясы жок. Термелүүлөр бардык багыттар боюнча бирдей ыктымалдуулук менен бөлүштүрүлөт, толкун векторунун учу термелүүчү тандалган багыт же үлгү жок.
Поляризацияланган жарыктын түрлөрү
Поляризациянын даражасынын формуласын кантип эсептөөнү жана эсептөөлөрдү жүргүзүүдөн мурун, поляризацияланган жарыктын кандай түрлөрү бар экенин түшүнүшүңүз керек.
- Элиптикалык поляризация. Мындай жарыктын толкун векторунун аягы эллипсти сүрөттөйт.
- Сызыктуу поляризация. Бул биринчи варианттын өзгөчө учуру. Аты айтып тургандай, сүрөт бир багыт.
- Тегерек поляризация. Башкача айтканда, ал тегерек деп да аталат.
Кандайдыр бир табигый жарыкты эки өз ара перпендикуляр поляризацияланган элементтердин суммасы катары көрсөтсө болот. Эки перпендикуляр поляризацияланган толкундар өз ара аракеттенишпей турганын эстен чыгарбоо керек. Алардын кийлигишүүсү мүмкүн эмес, анткени амплитудалардын өз ара аракети көз карашынан алганда, алар бири-бири үчүн жоктой көрүнөт. Алар жолукканда өзгөрбөй эле өтүп кетишет.
Жарым-жартылай поляризацияланган жарык
Поляризация эффектинин колдонулушу абдан чоң. Табигый жарыкты объектке багыттоо жана жарым-жартылай поляризацияланган жарыкты алуу менен окумуштуулар беттин касиеттерин аныктай алышат. Бирок жарым-жартылай поляризацияланган жарыктын поляризациясынын даражасын кантип аныктайсыз?
Н. А.нын формуласы бар. Умов:
P=(Ilan-Ipar)/(Ilan+I par), мында Itrans - поляризатордун же чагылдыруучу беттин тегиздигине перпендикуляр багытта жарыктын интенсивдүүлүгү жана I par- параллелдүү. P мааниси 0дөн (эч кандай поляризациясы жок табигый жарык үчүн) 1ге чейин (тегиздик поляризацияланган нурлануу үчүн) маанилерди кабыл алышы мүмкүн.
Табигый жарыкты поляризациялоого болобу?
Суроо бир караганда кызык. Анткени, эч кандай айырмаланган багыттары жок нурлануу, адатта, табигый деп аталат. Бирок, жер бетинин тургундары үчүн бул кандайдыр бир мааниде болжолдоо. Күн ар кандай узундуктагы электромагниттик толкундардын агымын берет. Бул нурлануу поляризацияланбайт. Бирок өтүпатмосферанын калың катмары аркылуу радиация бир аз поляризацияга ээ болот. Ошентип, табигый жарыктын поляризациясынын даражасы жалпысынан нөлгө барабар эмес. Бирок баалуулугу өтө аз болгондуктан, ага көп көңүл бурулбайт. Ал так астрономиялык эсептөөлөр учурунда гана эске алынат, анда кичинекей эле ката жылдызга жылдарды же системабызга аралыкты кошо алат.
Жарык эмне үчүн поляризацияланат?
Жогоруда фотондор окшош эмес чөйрөдө башкача иш алып барарын көп айтканбыз. Бирок эмне үчүн экенин айтышкан жок. Жооп биз сөз кандай чөйрө жөнүндө, башкача айтканда, ал кандай агрегаттык абалда экенине жараша болот.
- Орто - бул катуу мезгилдүү түзүлүшкө ээ кристаллдык дене. Көбүнчө мындай заттын түзүлүшү туруктуу шарлар - иондору бар тор түрүндө берилет. Бирок, жалпысынан алганда, бул толугу менен так эмес. Мындай жакындоо көбүнчө акталат, бирок кристаллдын жана электромагниттик нурлануунун өз ара аракеттешүүсүнүн шартында эмес. Чындыгында, ар бир ион өзүнүн тең салмактуу абалынын айланасында кокусунан эмес, анын кандай кошуналары бар экенине, кандай аралыкта жана алардын канчасына ылайык термелет. Бул термелүүлөрдүн баары катуу чөйрө тарабынан катуу программалангандыктан, бул ион сиңирилген фотонду так аныкталган формада гана чыгарууга жөндөмдүү. Бул чындык дагы бир чындыкты пайда кылат: чыгуучу фотондун поляризациясы кандай болот, анын кристаллга кирген багытынан көз каранды. Бул менчик анизотропиясы деп аталат.
- Шаршемби - суюк. Бул жерде жооп татаалыраак, анткени эки фактор иштейт - молекулалардын татаалдыгы жанатыгыздыктын термелүүсү (конденсация-сейрек кездешүүсү). Өзүндө татаал узун органикалык молекулалар белгилүү бир түзүлүшкө ээ. Күкүрт кислотасынын эң жөнөкөй молекулалары да башаламан тоголок уюган эмес, абдан өзгөчө бир крест формасында. Дагы бир нерсе, кадимки шарттарда алардын баары туш келди жайгаштырылат. Бирок, экинчи фактор (флуктуация) аз сандагы молекулалар аз көлөмдө убактылуу түзүлүш сыяктуу бир нерсе пайда боло турган шарттарды түзө алат. Бул учурда, же бардык молекулалар бирге багытталат, же алар кандайдыр бир белгилүү бурчтарда бири-бирине салыштырмалуу жайгашкан болот. Бул учурда жарык суюктуктун мындай бөлүгүнөн өтсө, ал жарым-жартылай поляризацияга ээ болот. Бул температура суюктуктун поляризациясына катуу таасир этет деген тыянакка алып келет: температура канчалык жогору болсо, турбуленттик ошончолук олуттуураак болот жана мындай аймактар ошончолук көп пайда болот. Акыркы тыянак өзүн-өзү уюштуруу теориясынын аркасында бар.
- Шаршемби - газ. Бир тектүү газда поляризация флуктуациядан пайда болот. Ошондуктан Күндүн табигый жарыгы атмосфера аркылуу өтүп, кичинекей поляризацияга ээ болот. Мына ушундан улам асмандын түсү көк: тыгыздалган элементтердин орточо өлчөмү көк жана кызгылт көк электромагниттик нурлануу чачырагандай. Бирок биз газдардын аралашмасы менен алектенип жаткан болсок, анда поляризациянын даражасын эсептөө алда канча кыйын. Бул көйгөйлөр көбүнчө газдын жыш молекулалык булутунан өткөн жылдыздын жарыгын изилдеген астрономдор тарабынан чечилет. Ошондуктан, алыскы галактикаларды жана кластерлерди изилдөө абдан татаал жана кызыктуу. Бирокастрономдор менен күрөшүүдө жана адамдарга терең космостун укмуштуудай сүрөттөрүн тартуулоодо.
