問題の概念は、有名な英国の科学者によって最初に使用されました И。 1706年のニュートン。.しかし、その性質は別の研究者によって説明されました。 ジェームズ・マクスウェル。.当時、光の波の性質は知られていませんでしたが、さまざまな事実やさまざまな実験の結果が積み重なって、電磁波の横方向の性質を示す証拠がどんどん現れてきました。

この分野で最初に実験を行ったのは、オランダの探検家でした ホイヘンス、1690 年。.彼はアイスランドの長石のプレートに光を通し、その結果、ビームの横方向の異方性を発見しました。

物理学における光の偏光の最初の証拠は、フランスの研究者によって得られました Э。マルス.彼は 2 枚のトルマリンのプレートを使用し、最終的に彼にちなんで名付けられた法則を導き出しました。多数の実験を通じて、光波の横方向の性質が証明され、その性質と伝播の特性を説明するのに役立ちました。

光の偏光はどこから来て、それを自分で取得する方法

私たちが見ている光のほとんどは、偏光していません。太陽、人工光 - 異なる方向に振動するベクトルを持つ光は、無制限に全方向に広がります。

偏光は、異なる特性を持つ可能性がある異方性媒体を通過した後に表示されます。この媒体は振動のほとんどを取り除き、1つだけを残して、望ましい効果を提供します.

ほとんどの場合、結晶は偏光子として機能します。過去には主に天然素材 (トルマリンなど) が使用されていましたが、現在では人工起源の多くのバリエーションがあります。

また、任意の誘電体からの反射によって偏光を得ることができます。アイデアは、光束 2 つの媒質の接合部で屈折します。これは、水の入ったグラスに鉛筆やチューブを入れると簡単に見ることができます。

この原理は、偏光顕微鏡で使用されます。

光の屈折現象では、光線の一部が偏光しています。この効果の程度は場所によって異なります光源屈折の場所に対する光の入射角。

偏光を得る方法に関しては、条件に関係なく、次の 3 つのオプションのいずれかが使用されます。

ニコラ・プリズム。. 1828年に発明したスコットランドの探検家、ニコラス・ウィリアムにちなんで名づけられました。彼は長い間実験を重ね、11年後に完成した装置を手に入れることができました。この装置は今日も変わらない形で使用されています。
誘電体からの反射.ここで、最適な入射角を見つけ、次数を考慮することが非常に重要です。屈折の (2 つの媒体の透過率の差が大きいほど、光線はより屈折します)。
異方性媒体の使用.この目的のために、ほとんどの場合、適切な特性を持つ結晶が選択されます。光束がそれらに向けられると、出力で平行な分離が観察されます。

2 つの誘電体の界面での反射と屈折による光の偏光

この光学現象はスコットランドの物理学者によって発見されました ...1815 年に David Brewster によって....彼が導出した法則は、光の特定の入射角における 2 つの誘電体の屈折率の関係を示していました。条件が選択されている場合、2 つの媒体の界面から反射される光線は、入射角に垂直な面で偏光されます。

ブリュースターの法則の図。

研究者は、屈折したビームが入射面でも部分的に偏光していることに注目しました。すべての光が反射されるわけではなく、一部は屈折ビームに入ります。 ブリュースター角 は角度です反射光完全に二極化しています。反射光線と屈折光線は互いに垂直です。

この現象の理由を理解するには、次のことを知る必要があります。

どんな電磁波でも、電場の振動は常にその運動の方向に垂直です。
プロセスは 2 つの段階に分かれています。最初に、入射波が誘電体分子を攪拌します。 2 つ目は、屈折波と反射波です。

実験で石英または他の適切な鉱物の単一プレートを使用する場合、強度平面偏光の小さくなります (全強度の 4% 程度)。しかし、プレートを重ねて使用すると、パフォーマンスが大幅に向上します。

ところで！ ブリュースターの法則は、フレネルの公式を使用して導出することもできます。

結晶による光の偏光

通常の誘電体は異方性であり、それらに当たる光の特性は主に入射角に依存します。クリスタルにはさまざまな特性があります。それらに光が当たると、光線の複屈折の効果が観察されます。これは次のように現れます。構造を通過すると、異なる方向に進む2つの屈折光線が形成され、それらの速度も異なります。

ほとんどの場合、実験では一軸結晶が使用されます。それらの屈折ビームの1つは標準的な法則に従い、通常と呼ばれます。 2番目のビームは異なる形で形成され、異常と呼ばれます。これは、その屈折の特性が通常のカノンに対応していないためです。

これは、複屈折が図でどのように見えるかです。

結晶を回転させると、通常のビームは変化しませんが、異常なビームは円周を移動します。方解石またはアイスランドの長石は、研究に適しているため、実験で最もよく使用されます。

ところで！ クリスタルを通して周囲を見ると、すべてのオブジェクトの輪郭が分岐します。

結晶を使った実験に基づいています。 Etienne Louis Malus は 1810 年に法律を制定しました。 1810年、彼にちなんで名付けられました。彼は、結晶で作られた偏光子を通過した後の直線偏光の明確な関係を導き出しました。結晶を通過した後のビームの強度は、入射ビームの偏光面とフィルターの間で形成される角度のコサインの 2 乗に比例して減少します。

ビデオレッスン: 光の偏光、11 年生の物理学。

偏光の実用化

問題の現象は、日常生活で見かけよりもはるかに頻繁に使用されます。電磁波の伝搬の法則に関する知識は、さまざまな機器の作成に役立ちました。主なオプションは次のとおりです。

カメラ用の特別な偏光フィルターを使用すると、写真を撮るときのまぶしさを取り除くことができます。
この効果のあるメガネは、対向車のヘッドライトからのまぶしさを取り除くため、ドライバーがよく使用します。その結果、ハイビームでもドライバーを眩惑させることがなく、安全性が向上します。
グレアがないのは、偏光効果によるものです。
地球物理学で使用される機器を使用すると、雲塊の特性を調べることができます。また、太陽光が雲を通過するときの偏光の特性を研究するためにも使用されます。
宇宙星雲を偏光で撮影する特別な装置は、そこで発生する磁場の特性を研究するのに役立ちます。
いわゆる光弾性法は、機械工学で使用されます。その助けを借りて、ノードとパーツで発生する応力のパラメーターを明確に決定できます。
機器使用されている劇場の風景の作成やコンサートの装飾に。アプリケーションの別の領域は、ショーケースと展示スタンドです。
人の血糖値を測定する装置。それらは、偏光面の回転角度を決定することによって機能します。
食品業界の多くの企業は、特定の溶液の濃度を測定できる機器を使用しています。また、偏光特性を利用してタンパク質、糖、有機酸を監視できるデバイスもあります。
3D シネマトグラフィーは、この記事で説明した現象を正確に利用して機能します。