Узнать цену работы
Статьи по теме

Дисперсия и поляризация света

Дисперсия света в природе

Поляризация света в природе

Свет имеет особое значение для нас и окружающего нас мира. Исследование волн света и их свойств дают возможность углубиться в природу света и наблюдать явления, которые с ним связаны.

Немаловажную роль играют такие явления как поляризация света и дисперсия. Перед тем как приступить к изучению данных явлений, необходимо понять, что именно собой представляет свет.

Определение

С точки зрения физики, свет является совокупностью волн электромагнитного типа и различных значений длины и частоты.

Глаза человека способны воспринимать только те цвета, чья длина волн находится в диапазоне 380 - 760 нм. Прочие разновидности цветов наши глаза не способны увидеть. К таковым, как пример, относятся излучения инфракрасного и ультрафиолетового типа.

В своих работах Исаак Ньютон описывал свет как направленный поток мелких частиц. В дальнейшем физиками было доказано то, что по своей природе свет является волной. Одновременно с этим версия Ньютона оказалась правильной в некоторых деталях. Как выяснилось, свет обладает не только волновыми, но также и корпускулярными свойствами, чему ярким подтверждением может послужить такое известное явление, как фотоэффект. Следовательно, потоку света свойственна двойственная природа.

Доступный человеческому зрению белый цвет представляет собой сочетание конкретных волн, каждая из которых обладает собственной энергией фотонов и частотой. Таким образом, белый цвет может быть разложен на разноцветные монохроматические волны. Каждому конкретному цвету будет соответствовать определенный частотный диапазон, длина волн, а также фотонная энергия.

Энергия, которая излучается или поглощается веществом, распределяется с учетом вышеуказанных характеристик, чем и объясняется существование светового спектра в природе.

Дисперсия света в природе

Такое природное явление как переливание лучей на граненых изделиях из стекла оказывается возможным благодаря дисперсии.

Замечание

Под дисперсией подразумевается эффект отражения зависимости показателя преломления, вещества или среды от частоты волны света, которая проходит сквозь объект.

Рост показателя преломления происходит в случае увеличения частоты, либо уменьшения длины волн. Самым известным примером природной дисперсии является радуга, которая создается путем рассеивания лучей солнца при прохождении через множество каплей дождя.

Проходя через призму, поток света распадается на цветовой спектр, который довольно детально был рассмотрен еще Ньютоном. В результате выполненных им исследований в 1672 году была открыта дисперсия.

Стоит отметить, что научный интерес к световым характеристикам проявился еще несколько тысячелетий назад. Еще Аристотелем было обнаружено свойство светового потока - проявлять себя в разных оттенках. Древнегреческий философ указывал на зависимость характера цвета от присутствующего в белом свете «количества темноты». По сути, белый цвет является главным для лучей света.

Исаак Ньютон смог опроверг вышеупомянутую теорию. Он смог доказать, что структурно белый свет является составным, и в его формировании задействованы все цвета спектра света. Он ставил опыты, которые актуальны и в наше время. Как пример, сейчас проводятся такие эксперименты:

  • скрещивание призм;
  • применением зеркала и двух призм;
  • пропуск света через перфорированный экран и призмы.

Свет раскладывается на цветовой спектр из-за различной скорости прохождения волн (частота и длина) через вещество с прозрачными свойствами. Вследствие этого удалось выяснить, что некоторые волны способны выходят из призмы быстрее других. Такой способ помогает осуществить разложение потока света.

Благодаря последующим исследованиям были совершены новые открытия, так или иначе относящиеся к дисперсии. Как пример, французским ученым Леру было установлено нарушение в определенных средах зависимости, которые выражали явление дисперсии. Более тщательно данный вопрос был изучен Кундтом.

В качестве основы для своих исследований Кундт задействовал метод Ньютона с использованием пары скрещенных призм. Однако он внес в данный опыт небольшое изменение - она из призм была заменена на призматический сосуд, который содержал в себе раствор цианида.

Как в итоге оказалось, при прохождении света через призмы показатель преломления не уменьшается, как это демонстрировали опыты Ньютона, а наоборот, растет. Физику удалось выяснить, что этот парадокс может быть объяснен поглощением света веществом. В своем опыте он прибегнул к раствору цианида, который был задействован в качестве среды поглощения, а дисперсия для случаев такого типа была названа аномальной.

Сейчас физике данный термин используется крайне редко. В наше время нормальная и аномальная разновидности дисперсии рассматриваются как два явления с единой природой, которые относятся к одному учению.

Поляризация света в природе

Волны электромагнитного типа могут быть разложены на две поляризованные составляющие не как в теоретическом, так и в практическом смысле:

  • горизонтально поляризованные волны;
  • волны, вертикально поляризованные волны.

Также не исключены и другие варианты разложений (как пример, на пару составляющих с правой и левой поляризацией кругового типа).

Параллельно с этим попытка разложить волну линейно поляризованного типа с учетом круговых поляризаций станет причиной появления двух составляющих интенсивности половинного типа.

Замечание

Будучи тепловым излучением, солнечный свет не обладает поляризацией, но одновременно рассеянный небесный свет в природе обладает частичной линейной поляризацией, которая также изменяется в момент отражения.

Об оптических постоянных и разновидностях поверхностной структуры можно судить, отталкиваясь от изменений поляризации света при его отражении от поверхности. Если поляризовать свет рассеянного типа, тогда, за счет использования поляризационного фильтра оказывается возможным ограничение прохождения потока света. Интенсивность света, который проходит через соответствующие поляризаторы света, подчиняется закону Малюса. На аналогичном принципе основывается работа дисплеев жидкокристаллического типа.

Пример

Некоторые виды насекомых способны распознавать линейную поляризацию света, благодаря которой они превосходно ориентируются в пространстве, а некоторые даже способны различать свет с круговой поляризацией.

В начале девятнадцатого века французский физик Э. Малюс, прибегнув к куску исландского шпата, смотрел на окна парижского дворца, которые блистали вследствие попадания на них лучей солнца. Он обратил внимание на то, что при определенном положении кристалла можно видеть только одно изображение.

Основываясь на этом и ряде других опытов, а также отталкиваясь от положения из корпускулярной теории света, Малюс предположил, что беспорядочная ориентированность корпускулов в солнечном свете является изначальной. Параллельно с этим, при отражении от поверхности они получают конкретную ориентацию. Свет такого типа называют поляризованным.

Узнать цену работы
Узнай цену
своей работы
Нужны оригинальность, уникальность и персональный подход?
Закажи свою оригинальную работу
УЗНАТЬ СТОИМОСТЬ