Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.8: Поляризація

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    36975

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Поляризація - поняття, яке досить легко осягнути. Він відіграє ключову роль у багатьох поняттях, які важливі для геммологів. Розуміння основ поляризації є життєво важливим у ваших дослідженнях.

    Основи

    Файл: поперечний. PNG

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Поперечне світло зі світловою хвилею в напрямку N-S

    Світло від сонця або лампочки сферичне, це означає, що він пропускає світло у всіх напрямках.
    Якби ви слідували за одним світловим променем в одному напрямку (напрямку поширення), це виглядало б як коло зі світлом, що передається під кутом 90° до цього напрямку. Це називається поперечним світлом. Це поперечне світло - це те, що використовується як ілюстрація для поляризованого світла.

    Існує 3 причини поляризації, з яких перші дві найбільш актуальні для геммології:

    • Поляризація відбиттям
    • Поляризація подвійним заломленням
    • Поляризація розсіюванням

    Поляризаційні фільтри

    Поляризаційний фільтр пропускає тільки світло, яке вібрує в одному напрямку (залежно від його орієнтації).
    Поляризаційні фільтри виготовляються так, що через фільтр може проходити тільки певна хвиля поперечного світла. Це має широкий спектр використання, від сонцезахисних окулярів до коноскопії та багатьох інших застосувань.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Фільтри перехресних поляризацій

    На зображенні зверху допустимі прохідні напрямки позначені чорними лініями. Той, що зліва, пропускає лише світлові хвилі, що вібрують у напрямку Схід-Захід, тоді як та, що праворуч, дозволяє пробратися лише хвилям, які вібрують у напрямку Північ-Південь.
    Це не слід плутати з «венеціанською шторкою» або «парканом», оскільки ця аналогія є дуже поганою і є неправильною (див. Поляризатори дротяної сітки).

    Коли обидва фільтри розміщені один на одного (на що вказує середня частина зображення), ніяке світло не здатний проходити. Це пов'язано з тим, що перший фільтр пропускає лише світло, яке вібрує у напрямку E-W, і коли це світло досягає другого фільтра, йому не дозволяється проходити (оскільки другий фільтр пропускає лише світло, що вібрує у напрямку N-S).
    Коли два поляризатори налаштовані таким чином, ми назвали це «схрещеними полюсами» або «схрещеними поляризаторами», але не "схрещеними фільтрами", оскільки це інша техніка.

    У міру повороту фільтра в інші положення будуть проходити інші орієнтації. Вироблене світло - це те, що ми називаємо «площинним поляризованим світлом», воно вібрує лише в одній площині.

    Розширений

    Поляризатори дротяної сітки

    Файл: Дротова сітка polarizer.jpg

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): дротяна сітка поляризатор

    Дротяні сітчасті поляризатори традиційно виготовляються з металевих проводів, які відокремлені один від одного на певній відстані. Ця відстань визначається довжиною хвилі електромагнітної хвилі, яку потрібно поляризувати. Для видимого світла (з довжиною хвилі від 700 до 400 нм) відстань зазвичай менше 200 нм (0,2 мкм).
    Коли відстань збільшується, фільтр починає працювати як дифракційна решітка. Пластикові поляризатори працюють подібним чином, дихроїчні молекули розтягуються, створюючи тип дротяної сітки поляризатора.

    Потрібно розуміти, що промінь світла (або будь-яка інша електромагнітна хвиля) поляризується перпендикулярно напрямку проводів. Коли дроти орієнтовані Північ-Південь, електрична складова світла буде поляризована в коливальному напрямку Схід-Захід. Всі інші вібраційні напрямки будуть відображатися або поглинатися металевими проводами.
    Це не дуже інтуїтивно, оскільки частіше за все для опису роботи поляризатора використовується аналогія «паркан» або «жалюзі». У такій аналогії описано, що світло, що вібрує в напрямку відкритих щілин, допускається проходити крізь. Тобто майже правильно для жалюзі у вітальні, але не тоді, коли відстань менше довжини хвилі світла. Насправді жалюзі пропускають неполяризоване світло (принаймні у видимій області).

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Поляризатор дротяної сітки та його прохідний напрямок

    Файл:Поляризатор без поляризації direction.jpg

    поляризатор

    Файл: Дротова сітка polarizer2.jpg

    Внутрішні металеві дроти збільшені

    Файл:Поляризатор з поляризацією direction.jpg

    Зазначений напрямок проходу

    Поляризація відбиттям

    Файл: поляризація шляхом відбиття.png

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Поляризація поперечного світла відбиттям

    Коли світло досягає об'єкта, частина світла буде поглинена об'єктом (або заломлюється всередині об'єкта), тоді як інші частини світла будуть відображатися об'єктом. Це відбите світло частково до повністю поляризованого, залежно від кута, куди світло досягає об'єкта. Напрямок поляризації буде в тому ж напрямку, що і поверхня об'єкта.
    Сонячне світло, що вражає поверхню води або дороги, є прикладами відбитого світла. Велика частина відбитого світла буде вібрувати в напрямку Схід-Захід (E-W), тому поляроїдні сонцезахисні окуляри орієнтовані в напрямку Північ-Південь (N-S) для подолання відблисків.
    Кутовий метр Брюстера використовує це явище.

    Поляризація подвійним заломленням

    Коли неполяризоване світло потрапляє в аністропічний дорогоцінний камінь під кутом, відмінним від оптичної осі, це світло буде розділено на два поляризовані промені, вібруючи під прямим кутом один до одного. Це пов'язано з подвійними заломлюючими властивостями аністропних матеріалів. При виході з дорогоцінного каменю ці два поляризовані вогні знову поєднуватимуться як неполяризовані.
    Однак в деяких мінералах (таких як турмалін) один з цих поляризованих променів повністю поглинається мінералом. Це означає, що тільки один з поляризованих променів вийде з мінералу, і цей промінь залишиться поляризованим. Явище поглинання світла, яке рухається в певному напрямку, називається селективним поглинанням. Ефект, який він викликає, називається плеохроизмом.
    Перші поляроїдні фільтри були створені з дрібних зерен мінералу герапатит, який проявляє ті ж властивості, що і турмалін.

    Схрещені Нікольс

    Іншим способом поділу поляризованих променів для створення поляризованого світла поза дорогоцінним каменем є використання критичного кута речовини. У геммології пристрій, який робить це, називається призмою Нікола, і багато підручників досі згадують про використання «схрещених ніколів». Шматок ісландського лонжерона (кальциту) розрізають навпіл по діагоналі до осі c, а потім цементують назад разом з канадським бальзамом, з n D = 1,537. Звичайне біле світло потрапляє в призму Ніколя і розщеплюється на два промені — повільний промінь (звичайний промінь) і швидкий промінь (надзвичайний промінь). Звичайний промінь зазнає повного внутрішнього відображення, коли досягне бальзаму. Надзвичайний промінь пройде через бальзам і залишить призму, поляризовану, на іншому кінці.

    Джерела

    • Вступ до оптичної мінералогії 3-е видання (2003), професор В.Д. Нессе
    • Геммологія 3-е видання (2005) - Пітер Читати