Nws nyuaj rau ib leeg tawm leej twg yog thawj zaug pom lub teeb pom kev zoo. Cov neeg Ancient tuaj yeem pom qhov chaw tshwj xeeb los ntawm kev saib saum ntuj nyob rau hauv qee qhov kev taw qhia. Polarization muaj ntau yam quirks, manifests nws tus kheej nyob rau hauv ntau qhov chaw ntawm lub neej, thiab niaj hnub no nws yog cov ntsiab lus ntawm kev tshawb fawb loj thiab daim ntawv thov, vim li cas rau txhua yam yog txoj cai ntawm Malus.
Discovery ntawm lub teeb polarized
Vikings tej zaum yuav tau siv lub ntuj polarization los taug kev. Txawm hais tias lawv tsis ua, lawv yeej pom Iceland thiab lub pob zeb zoo calcite. Icelandic spar (calcite) tau paub txawm tias lawv lub sijhawm, nws yog cov neeg nyob hauv Iceland uas nws tshuav nws lub npe rau. Cov ntxhia tau siv ib zaug hauv kev taw qhia vim nws qhov tshwj xeeb kho qhov muag. Nws ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev tshawb pom niaj hnub ntawm polarization thiab tseem yog cov khoom ntawm kev xaiv rau kev cais cov polarization ntawm lub teeb.
Nyob rau xyoo 1669, tus kws lej Danish los ntawm University of Copenhagen, Erasmus Bartholinus, tsis tsuas yog pom ob lub teeb, tab sis kuj tau ua qee qhov kev sim, sau 60 nplooj ntawv memoir. Qhov no yogyog thawj qhov kev piav qhia ntawm cov nyhuv polarization, thiab tus sau tuaj yeem suav tias yog tus neeg nrhiav pom ntawm lub teeb pom kev zoo no.
Christian Huygens tau tsim lub tswv yim yoj nthwv dej ntawm lub teeb, uas nws luam tawm xyoo 1690 hauv nws phau ntawv nto moo Traite de la Lumiere. Nyob rau tib lub sijhawm, Isaac Newton tau tshaj tawm txoj kev xav ntawm lub teeb hauv nws phau Opticks (1704). Thaum kawg, ob qho tib si yog thiab tsis yog, vim lub teeb muaj ob qhov xwm txheej (yoj thiab particle). Txawm li cas los xij Huygens tau nyob ze rau qhov kev nkag siab niaj hnub ntawm cov txheej txheem.
Hauv xyoo 1801, Thomas Young tau ua qhov kev sim ua ob qhov kev cuam tshuam nto moo. Ua pov thawj tias lub teeb coj zoo li nthwv dej, thiab qhov superposition ntawm nthwv dej tuaj yeem ua rau qhov tsaus ntuj (kev cuam tshuam kev puas tsuaj). Nws siv nws txoj kev xav los piav txog tej yam xws li Newton's rings thiab supernatural rainbow arcs. Ib qho kev sib tawg hauv kev tshawb fawb tuaj ob peb xyoos tom qab thaum Jung pom tias polarization yog vim qhov hloov pauv nthwv dej ntawm lub teeb.
Hluas Etienne Louis Malus nyob rau hauv lub sijhawm muaj kev kub ntxhov - thaum lub sijhawm Fabkis Revolution thiab kav kev ntshai. Nws tau koom nrog Napoleon cov tub rog hauv kev tawm tsam ntawm Egypt, nrog rau Palestine thiab Syria, qhov chaw uas nws tau cog lus rau tus kab mob plague uas tua nws ob peb xyoos tom qab. Tab sis nws tau tswj hwm los ua ib qho tseem ceeb rau kev nkag siab ntawm polarization. Malus txoj cai lij choj, uas kwv yees qhov kev siv ntawm lub teeb kis los ntawm lub polarizer, tau dhau los ua ib qho nrov tshaj plaws nyob rau hauv lub xyoo pua 21st thaum tsim cov kua siv lead ua kua.
Sir David Brewster, tus kws sau ntawv paub txog kev tshawb fawb, tau kawm kho qhov muag physics xws li dichroism thiab spectraabsorption, raws li zoo raws li ntau yam kev kawm xws li stereo photography. Brewster cov kab lus nto moo tau paub: "Txhua yam yog pob tshab tshwj tsis yog iav".
Nws kuj ua rau muaj nuj nqis rau txoj kev kawm ntawm lub teeb:
- Txoj cai piav txog "lub kaum sab xis".
- Kev tsim kho ntawm kaleidoscope.
Brewster rov qab Malus qhov kev sim rau ntau lub pov haum thiab lwm yam ntaub ntawv, nrhiav pom qhov tsis sib xws hauv iav, thiab nrhiav pom txoj cai - "Brewster lub kaum ntse ntse". Raws li nws hais, "…thaum lub beam yog polarized, lub reflected beam tsim ib lub kaum sab xis nrog lub refracted beam."
Malus Polarization Law
Ua ntej peb tham txog polarization, peb yuav tsum xub nco ntsoov txog lub teeb. Lub teeb yog nthwv dej, txawm tias qee zaum nws yog ib qho me me. Tab sis nyob rau hauv txhua rooj plaub, polarization ua rau kev txiav txim siab yog tias peb xav txog lub teeb raws li yoj, raws li txoj kab, raws li nws taug kev ntawm lub teeb mus rau qhov muag. Feem ntau lub teeb yog qhov sib xyaw ntawm lub teeb nthwv dej uas vibrate nyob rau hauv txhua qhov kev taw qhia. Qhov kev taw qhia ntawm oscillation yog hu ua polarization ntawm lub teeb. Lub polarizer yog cov cuab yeej uas ntxuav cov kev ntxhov siab no. Nws lees txais txhua yam uas sib tov lub teeb thiab tsuas yog cia los ntawm lub teeb uas oscillates hauv ib qho kev taw qhia.
Kev tsim ntawm Malus Txoj Cai yog: thaum lub teeb tiaj tus polarized kiag li poob rau ntawm lub ntsuas ntsuas, qhov siv ntawm lub teeb xa los ntawm lub ntsuas ntsuas yog ncaj qha proportional rau lub square ntawm lub cosine ntawm lub kaum sab xis ntawm lub analyzer kis tau tus mob axes thiab tus polarizer.
Ib transverse electromagnetic yoj muaj ob qho tib si hluav taws xob thiab ib qho chaw sib nqus, thiab hluav taws xob hauv lub teeb nthwv dej yog perpendicular rau cov kev taw qhia ntawm lub teeb yoj propagation. Cov kev taw qhia ntawm lub teeb vibration yog hluav taws xob vector E.
Rau ib qho yooj yim unpolarized beam, hluav taws xob vector hloov nws cov kev taw qhia randomly thaum lub teeb dhau los ntawm ib tug polaroid, lub resulting teeb yog dav hlau polarized nrog nws cov hluav taws xob vector vibrating nyob rau hauv ib qho kev taw qhia. Kev taw qhia ntawm cov kab hluav taws xob tshwm sim nyob ntawm qhov taw qhia ntawm polaroid, thiab lub dav hlau ntawm polarization yog tsim los ua lub dav hlau uas muaj E-vector thiab lub teeb beam.
Daim duab hauv qab no qhia tau hais tias lub teeb ci ntsa iab vim qhov ntsug vector EI thiab kab rov tav vector EII.
Lub teeb tsis muaj polarized dhau los ntawm Polaroid P 1 thiab tom qab ntawd dhau los ntawm Polaroid P 2, tsim lub kaum sab xis θ nrog y ax-s. Tom qab lub teeb propagating raws x kev taw qhia dhau los ntawm Polaroid P 1, cov hluav taws xob vector cuam tshuam nrog lub teeb polarized yuav tsuas vibrate raws y axis.
Tam sim no yog tias peb tso cai rau cov kab hluav taws xob no dhau los ntawm polarized P 2 dua, ua lub kaum sab xis θ nrog y axis, yog tias E 0 yog qhov amplitude ntawm qhov xwm txheej hluav taws xob ntawm P 2, ces qhov amplitude ntawm lub nthwv dej tawm ntawm P 2, yuav sib npaug rau E 0 cosθ thiab, yog li ntawd, qhov kev siv ntawm lub teeb tawm yuav ua raws li Txoj Cai Malus (formula) I=I 0 cos 2 θ
qhov twg kuv 0 yog qhov kev siv ntawm cov nqaj tawm ntawm P 2 thaum θ=0θ yog lub kaum sab xis ntawm lub dav hlau kis tau tus mob ntawm lub analyzer thiab lub polarizer.
Lub teeb siv piv piv txwv
Malus' Law: I 1=I o cos 2 (q);
qhov twg q yog lub kaum sab xis ntawm lub teeb polarization kev taw qhia thiab polarizer kis axis.
Unpolarized teeb nrog siv I o=16 W / m 2 ntog rau ntawm ob lub polarizers. Thawj lub polarizer muaj qhov sib kis axis nyob ntawm qhov deb ntawm 50 [deg.] los ntawm ntsug. Qhov thib ob polarizer muaj qhov sib kis axis nyob ntawm qhov deb ntawm 20o los ntawm txoj kab ntsug.
Kev sim ntawm Malus Txoj Cai tuaj yeem ua tiav los ntawm kev suav tias lub teeb hnyav npaum li cas thaum nws tawm los ntawm thawj polarizer:
4 W/m 2
16 cos 2 50o
8 W/m 2
12 W/m 2
Lub teeb tsis polarized, yog li kuv 1=1/2 Kuv o=8 W / m 2.
Kev siv lub teeb los ntawm ob lub polarizer:
I 2=4 W/m 2
I 2=8 cos 2 20 o
I 2=6 W/m 2
Ua raws li Txoj Cai Malus, cov qauv uas lees paub tias thaum lub teeb tawm ntawm thawj polarizer, nws yog linearly polarized ntawm 50o. Lub kaum sab xis ntawm qhov no thiab qhov sib kis axis ntawm ob polarizer yog 30 [deg.]. Yog li ntawd:
I 2=I 1 cos 2 30o=83/4 =6 W/m 2.
Tam sim no cov kab polarization ntawm lub teeb ntawm lub teeb nrog kev siv ntawm 16 W / m 2 ntog rau tib khub ntawm polarizers. Lub polarization kev taw qhia ntawm qhov teeb meem teeb meem yog 20o los ntawm ntsug.
Kev siv lub teeb tawm ntawm thawj thiab thib ob polarizers. Dhau los ntawm txhua tus polarizer, qhov kev siv zog txo qis los ntawm qhov zoo ntawm 3/4. Tom qab tawm hauv thawj polarizerqhov kev siv yog 163/4 =12 W / m2 thiab txo mus rau 123/4 =9 W / m2 tom qab dhau qhov thib ob.
Malusian txoj cai polarization hais tias kom tig lub teeb los ntawm ib qho kev taw qhia ntawm polarization mus rau lwm qhov, kev siv zog poob qis los ntawm kev siv ntau cov polarizers.
xav tias koj yuav tsum tig cov kev taw qhia ntawm polarization los ntawm 90o.
| N, tus naj npawb ntawm polarizers | Lub kaum ntse ntse ntawm cov polarizers ua tiav | I 1 / I o |
| 1 | 90 o | 0 |
| 2 | 45 o | 1/2 x 1/2=1/4 |
| 3 | 30 o | 3/4 x 3/4 x 3/4=27/64 |
| N | 90 / N | [cos 2 (90 o / N)] N |
Xaiv ntawm Brewster Reflection Angle
Thaum lub teeb hits ib qho chaw, qee lub teeb pom kev thiab qee qhov nws nkag mus (refracted). Tus nqi txheeb ze ntawm qhov kev xav thiab refraction yog nyob ntawm cov khoom uas dhau los ntawm lub teeb, nrog rau lub kaum sab xis uas lub teeb hits saum npoo. Muaj lub kaum sab xis zoo, nyob ntawm cov khoom, uas tso cai rau lub teeb kom refrac (xws li) kom ntau li ntau tau. Lub kaum sab xis zoo no yog hu ua Scottish physicist David Brewster lub kaum sab xis.
Xaiv lub kaum sab xisBrewster rau lub teeb dawb polarized zoo tib yam yog tsim los ntawm cov qauv:
theta=arctan (n1 / n2), qhov twg theta yog lub Brewster lub kaum ntse ntse, thiab n1 thiab n2 yog qhov ntsuas ntsuas ntawm ob qhov xov xwm.
Xaiv lub kaum sab xis zoo tshaj plaws rau qhov siab tshaj plaws ntawm lub teeb nkag los ntawm iav - los ntawm lub rooj ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas peb pom tias qhov ntsuas qhov ntsuas cua rau huab cua yog 1.00 thiab qhov ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas rau iav yog 1.50.
Lub Brewster lub kaum sab xis yuav yog arctan (1.50 / 1.00)=arctan (1.50)=56 degrees (kwv yees).
Xaiv lub teeb lub kaum sab xis zoo tshaj plaws rau kev nkag mus rau dej siab tshaj plaws. Los ntawm lub rooj ntawm refractive indices nws ua raws li qhov Performance index rau huab cua yog 1.00, thiab lub refractive index rau dej yog 1.33.
Lub Brewster lub kaum sab xis yuav yog arctan (1.33 / 1.00)=arctan (1.33)=53 degrees (kwv yees).
Kev siv lub teeb polarized
Ib tug yooj yim layman tsis tuaj yeem xav txawm tias siv cov polarizers ntau npaum li cas hauv ntiaj teb. Lub polarization ntawm lub teeb ntawm txoj cai Malus puag ncig peb txhua qhov chaw. Piv txwv li, cov khoom nrov xws li looj tsom iav dub Polaroid, nrog rau kev siv cov ntxaij lim dej tshwj xeeb polarizing rau lub koob yees duab lo ntsiab muag. Ntau yam cuab yeej siv txuj ci siv lub teeb polarized emitted los ntawm lasers los yog los ntawm polarizing incandescent teeb thiab fluorescent qhov chaw.
Polarizers qee zaum siv hauv chav tsev thiab theem teeb pom kev zoo kom txo qis glare thiab muab ntau qhov teeb pom kev zoo thiab ua tsom iav kom pom qhov tob rau 3D zaj duab xis. Hla polarizers txawmsiv nyob rau hauv qhov chaw suits kom txo qis npaum li cas ntawm lub teeb uas nkag mus rau lub astronaut lub qhov muag thaum pw tsaug zog.
Secrets of optics in nature
Vim li cas lub ntuj xiav, hnub poob liab thiab huab dawb? Cov lus nug no tau paub rau txhua tus txij li thaum yau. Cov kev cai lij choj ntawm Malus thiab Brewster muab cov lus piav qhia rau cov txiaj ntsig ntuj no. Peb lub ntuj yeej muaj yeeb yuj, ua tsaug rau lub hnub. Nws ci dawb lub teeb muaj tag nrho cov xim ntawm zaj sawv embedded rau hauv: liab, txiv kab ntxwv, daj, ntsuab, xiav, indigo thiab violet. Nyob rau hauv tej yam kev mob, ib tug neeg ntsib ib tug zaj sawv, los yog lub hnub poob, los yog ib tug grey lig lig. Lub ntuj yog xiav vim "sib faib" ntawm tshav ntuj. Cov xim xiav muaj qhov luv luv thiab lub zog ntau dua li lwm cov xim.
Vim li ntawd, xiav yog xaiv absorbed los ntawm huab cua molecules, thiab ces tso tawm dua nyob rau hauv tag nrho cov lus qhia. Lwm cov xim tsis tawg thiab yog li feem ntau tsis pom. Hnub tav su yog daj tom qab nqus nws cov xim xiav. Thaum hnub sawv los yog hnub poob, hnub ci nkag mus rau ntawm lub kaum sab xis qis thiab yuav tsum dhau los ntawm qhov loj ntawm qhov chaw. Raws li qhov tshwm sim, cov xim xiav tau tawg ua kom zoo, yog li ntawd feem ntau nws tau nqus tag nrho los ntawm huab cua, poob thiab tawg ua lwm yam xim, tshwj xeeb tshaj yog txiv kab ntxwv thiab liab, tsim kom muaj lub qab ntug xim zoo nkauj.
Cov xim ntawm lub hnub ci kuj yog lub luag haujlwm rau txhua qhov xim uas peb nyiam hauv ntiaj teb, txawm tias nws yog nyom ntsuab lossis dej hiav txwv turquoise. Qhov saum npoo ntawm txhua yam khoom xaiv cov xim tshwj xeeb uas nws yuav cuam tshuam raupaub qhov txawv koj tus kheej. Cov huab feem ntau ci ntsa iab dawb vim tias lawv yog qhov zoo tshaj plaws reflectors lossis diffusers ntawm txhua xim. Tag nrho cov xim rov qab yog ntxiv ua ke rau nruab nrab dawb. Qee cov ntaub ntawv qhia txog txhua yam xim sib npaug, xws li mis nyuj, chalk, thiab qab zib.
Qhov tseem ceeb ntawm polarization rhiab heev hauv astronomy
Rau lub sijhawm ntev, kev kawm ntawm Malus txoj cai, qhov cuam tshuam ntawm polarization hauv astronomy tsis quav ntsej. Starlight yuav luag tag nrho tsis muaj polarized thiab siv tau raws li tus qauv. Lub xub ntiag ntawm lub teeb polarized hauv astronomy tuaj yeem qhia peb tias lub teeb tau tsim li cas. Hauv qee qhov supernovae, lub teeb emission tsis yog unpolarized. Nyob ntawm ib feem ntawm lub hnub qub uas tau saib, pom tau qhov sib txawv polarization.
Cov ntaub ntawv no hais txog lub polarization ntawm lub teeb los ntawm ntau thaj tsam ntawm nebula tuaj yeem muab cov kws tshawb fawb pom qhov chaw ntawm lub hnub qub duab ntxoov ntxoo.
Hauv lwm qhov xwm txheej, qhov pom ntawm lub teeb polarized tuaj yeem nthuav tawm cov ntaub ntawv hais txog tag nrho ib feem ntawm lub galaxy tsis pom. Lwm qhov kev siv ntawm polarization-rhiab ntsuas hauv astronomy yog txhawm rau txheeb xyuas qhov muaj qhov sib nqus. Los ntawm kev kawm lub voj voog polarization ntawm cov xim tshwj xeeb ntawm lub teeb emanating los ntawm corona ntawm lub hnub, cov kws tshawb fawb tau tshawb pom cov ntaub ntawv hais txog lub zog ntawm cov hlau nplaum hauv cov chaw no.
Y
Optical microscopy
Lub teeb pom kev zoo polarized yog tsim los soj ntsuam thiab yees duab cov qauv uas pom los ntawmLawv optically anisotropic xwm. Cov ntaub ntawv Anisotropic muaj cov khoom siv kho qhov muag uas hloov nrog cov kev taw qhia ntawm kev nthuav tawm ntawm lub teeb hla lawv. Yuav kom ua tiav txoj haujlwm no, lub tshuab tsom iav yuav tsum tau nruab nrog ob lub polarizer tso rau hauv txoj kev teeb pom kev nyob rau hauv pem hauv ntej ntawm tus qauv, thiab ib qho kev ntsuas (thib ob polarizer) muab tso rau hauv txoj kev kho qhov muag ntawm lub hom phiaj rear aperture thiab saib cov raj lossis lub koob yees duab chaw nres nkoj..
Kev siv polarization hauv biomedicine
Qhov kev nyiam niaj hnub no yog raws li qhov tseeb tias hauv peb lub cev muaj ntau lub tebchaw uas ua haujlwm optically, uas yog, lawv tuaj yeem tig lub polarization ntawm lub teeb hla lawv. Ntau yam khoom siv kho qhov muag tuaj yeem tig lub polarization ntawm lub teeb ntawm ntau qhov sib txawv thiab sib txawv.
Qee cov tshuaj kho qhov muag pom muaj nyob rau hauv ntau dua nyob rau theem pib ntawm qhov muag kab mob. Cov kws kho mob tuaj yeem siv qhov kev paub no los kuaj mob qhov muag yav tom ntej. Ib tus tuaj yeem xav txog tias tus kws kho mob ci lub teeb ci polarized rau hauv tus neeg mob lub qhov muag thiab ntsuas qhov polarization ntawm lub teeb pom los ntawm retina. Siv los ua ib txoj hauv kev uas tsis yog tus kab mob rau kev kuaj qhov muag.
khoom plig ntawm niaj hnub - LCD npo
Yog tias koj saib ze ntawm lub vijtsam LCD, koj yuav pom tias daim duab yog ib qho loj ntawm cov xim squares teem rau hauv daim phiaj. Hauv lawv, lawv pom kev siv txoj cai ntawm Malus,physics ntawm cov txheej txheem uas tsim cov xwm txheej thaum txhua square lossis pixel muaj nws cov xim. Cov xim no yog kev sib xyaw ua ke ntawm lub teeb liab, ntsuab thiab xiav hauv txhua qhov kev siv. Cov xim tseem ceeb no tuaj yeem tsim cov xim uas tib neeg lub qhov muag pom tau vim peb lub qhov muag yog trichromatic.
Hauv lwm lo lus, lawv kwv yees qhov tshwj xeeb wavelengths ntawm lub teeb los ntawm kev tshuaj xyuas qhov kev siv ntawm txhua qhov ntawm peb cov xim raws.
Displays siv qhov tsis txaus no los ntawm tsuas yog tso tawm peb lub wavelengths uas xaiv hom phiaj txhua hom receptor. Cov kua siv lead ua kua theem muaj nyob rau hauv lub xeev av, uas cov molecules yog oriented nyob rau hauv cov khaubncaws sab nraud povtseg, thiab txhua txheej tom ntej twists me ntsis los ua ib tug helical qauv.
7-ntu LCD zaub:
- electrode zoo.
- Negative electrode.
- Polarizer 2.
- Display.
- Polarizer 1.
- kua siv lead ua kua.
Ntawm no lub LCD nyob nruab nrab ntawm ob lub iav phaj, uas yog nruab nrog electrodes. LCDs ntawm pob tshab tshuaj sib txuas nrog "twisted molecules" hu ua kua muaju. Qhov tshwm sim ntawm kev ua haujlwm kho qhov muag hauv qee cov tshuaj yog vim lawv muaj peev xwm tig lub dav hlau ntawm lub teeb polarized.
Stereopsis 3D movies
Polarization tso cai rau tib neeg lub hlwb los dag 3D los ntawm kev tshuaj xyuas qhov sib txawv ntawm ob daim duab. Tib neeg tsis tuaj yeem pom hauv 3D, peb lub qhov muag tsuas pom hauv 2D. Duab. Txawm li cas los xij, peb lub hlwb tuaj yeem ua rau kev nkag siab tias cov khoom nyob deb npaum li cas los ntawm kev txheeb xyuas qhov sib txawv ntawm txhua qhov muag pom. Cov txheej txheem no hu ua Stereopsis.
Vim tias peb lub hlwb tsuas tuaj yeem pom pseudo-3D, cov neeg ua yeeb yaj kiab tuaj yeem siv cov txheej txheem no los tsim qhov kev xav tsis zoo ntawm peb qhov ntev yam tsis muaj kev siv holograms. Tag nrho cov yeeb yaj kiab 3D ua haujlwm los ntawm kev xa ob daim duab, ib qho rau txhua qhov muag. Los ntawm xyoo 1950, polarization tau dhau los ua txoj kev sib cais ntawm cov duab. Cov tsev ua yeeb yam pib muaj ob lub projectors ua haujlwm ib txhij, nrog cov kab polarizer hla txhua lub lens.
Rau cov tiam tam sim no ntawm cov yeeb yaj kiab 3D, thev naus laus zis tau hloov mus rau lub voj voog polarization, uas saib xyuas cov teeb meem kev taw qhia. Cov thev naus laus zis no yog tam sim no tsim los ntawm RealD thiab suav txog 90% ntawm 3D kev ua lag luam. RealD tso tawm lub voj voog lim uas hloov ntawm lub moos thiab counter-clockwise polarization sai heev, yog li tsuas yog ib lub projector siv xwb tsis yog ob.
