P Polarized: Podrobná analýza a fakta

Když světlo dopadá na médium, musí vysledovat dráhu rovnoběžnou s médiem šíření nebo kolmou k němu.

V předchozím příspěvku jsme uvedli a stručný úvod o polarizovaných vlnách, které jsou kolmé ke směru šíření. P polarizace je směr polarizované vlny rovnoběžný s šířícím se prostředím. Obecně je zarovnání dopadající vlny a p polarizovaných vln stejné, tj. obě jsou ve stejném směru.

Proberme si podrobně, jak můžeme dosáhnout p polarizace a příčinu p polarizované vlny.

Co je p polarizace?

Předpokládejme, že elektromagnetické záření dopadá na dielektrické médium, jako je sklo. Část záření procházející prostředím a část světla se odráží povrchovým efektem, obecným polarizačním procesem.

Říká se, že elektromagnetické záření je p polarizovaný když je přenášené záření dobře definováno v jediném směru rovnoběžném s prostředím šíření. Můžeme pozorovat mizející Brewsterův úhel v p polarizaci.

Víme, že přenášené vlny jsou paralelní s prostředím šířícím se; proto dopadající vlna je také v přesném směru rovnoběžném s prostředím šíření.

Údaje o obrázku: Obrázek od OpenIcons od Pixabay 

p polarizované světlo

Světlo je elektromagnetické záření; proto může snadno podstoupit polarizaci, když prochází polarizačním prostředím.

p polarizovaný
P Polarizovaná vlna

Orientace polarizovaného světla je charakterizována tak, že leží rovnoběžně s rovinou dopadu. Orientace závisí na Brewsterově úhlu, protože p polarizované světlo je těžší dosáhnout v Brewsterově úhlu.

Co je to p polarizované světlo?

Dopadající světla jsou nepolarizovaná; jsou náhodně rozmístěny ve všech směrech, což nás vede ke ztrátě světelné energie v důsledku určitých povrchových jevů. Abychom se vyhnuli takové ztrátě, používáme techniku ​​polarizace přivedením rozbitého světla do jedné cesty.

Omezení náhodného světla do dobře definovaného směru rovnoběžného s rovinou dopadu, a proto jsou elektrická pole také nasměrována rovnoběžně s dopadající rovinou.

Předpokládejme, že nepolarizované světlo je náhodně rozmístěno v rovině a dopadne na dielektrické médium. Jako obvykle, část se odráží a částečně se přenáší, což má za následek náhodné světelné záření sledující jedinou cestu. Pokud je rozhraní kolmé ke směru procházejícího světla, prochází procházející světlo dráhu rovnoběžnou s prostředím šíření; to dává p polarizované světlo.

p polarizovaná vlna

Víme, že všechny vlny nemohou projít polarizací; pouze příčné vlny umět. Jedním takovým příkladem příčné vlny je an elektromagnetické mávat. Nyní pojďme diskutovat o tom, jak se v těchto vlnách děje p polarizace.

Elektromagnetické vlny kombinují jak elektrická, tak magnetická pole ležící navzájem kolmo. Protože elektrická a magnetická pole nejsou ve fázi, můžeme je uvést do fáze polarizací. Během procesu se nechtěné náhodné vlny odrážejí a propouštět mohou pouze vlny, které lze omezit. Obecně se p polarizace vlny označuje jako příčná magnetická polarizovaná vlna, protože v elektromagnetické vlně jsou magnetická pole kolmá k rozhraní. Proto se polarizovaly rovnoběžně s rovinou poledníku.

P Polarizovaná elektromagnetická vlna

Předpokládejme, že elektromagnetická vlna zasáhne médium a bude se polarizovat a procházet skrz médium rovnoběžně s rovinou dopadu a některé vlny se odrazí. Jev se odehrává mezi dvěma prostředími s různými indexy lomu. Tangenciální složka elektrické pole a magnetické pole lze vyřešit následovně;

Předpokládejme, že elektromagnetická vlna propouští z prostředí o indexu lomu η1 do η2 a θi být úhel dopadu, θr být úhel odrazu a θt být úhlový přenos.

Volný tělesný diagram popisující p polarizovanou EM vlnu

Tangenciální složka elektrického a magnetického pole na rozhraní obou prostředí je

Eopálení, 1 = Eopálení, 2

Hopálení, 1 = Hopálení, 2

Pro magnetické pole jsou všechny složky tečné, a proto je můžeme zapsat jako

Hi = Hr + Ht

Kde Hi je incident magnetické pole, Hr je odražené magnetické pole a Ht je přenášené magnetické pole.

Tangenciální vektor pro elektrické pole je trochu komplikovaný, protože všechny složky jsou orientovány různými směry. Mohou být zapsány jako

Ei cos θi - Er cos θr = Et cos θt

Kde Ei, Er a Et jsou incidenty, odražená a přenesená elektrická pole.

Pro elektrické pole jsou úhel dopadu a úhel odrazu stejné, tj. θir; rovnici lze tedy zapsat jako

Ei cos θi - Er cos θi = Et cos θt (1)

Složky magnetických polí lze zapsat jako elektrické pole

Ei/η1+Ei/η1=Et/η2 (2)

Poměr odražené a prošlé vlny s dopadající vlnou dává požadovanou p polarizovanou odraženou a propuštěnou vlnu as

Er/Ei=r

a Et/Ei = r

Nyní vydělte rovnice (1) a (2) Ei dostaneme

Cosθi – r cosθi = t cosθt

1/ηi+r/η1= t/η2

Index lomu lze zapsat jako poměr vlny ve volném prostoru a standardní hodnoty indexu lomu v médiu jako

η10

Porovnáním a vyřešením rovnic získaných výše můžeme napsat p polarizovanou odraznou vlnu jako

rp2 cosθi1 cos θt/η2 cos θ+η1 cos θt

A vysílaná p polarizovaná vlna jako

tp=2η2 cosθi/ η2 cosθi1 cos θt

Výše získaná rovnice udává p polarizovanou elektromagnetickou vlnu procházející prostředím. Rovnice se také nazývají jako "Fresnelovy rovnice pro polarizovanou vlnu p."

p-polarizovaný výskyt

P polarizace závisí na úhlu dopadu vlny na rozhraní. Protože Brewsterův úhel mizí na rozhraní během p polarizace, neměl by se úhel dopadu rovnat Brewsterovu úhlu.

P polarizované vlny mohou být použity jako dopadající vlny; to znamená, že p polarizované vlny jsou většinou lineárně polarizované.

Pokud lineárně polarizovaná světelná vlna dopadá na rozhraní dielektrického prostředí pod Brewsterovým úhlem rovnoběžným se směrem šířícího se prostředí, pak by nedocházelo k žádnému odrazu na médiu, protože Brewsterův úhel se vztahuje k úhlu, ve kterém není možný žádný odraz. . Můžeme tedy pozorovat úplné lomu a prostupu světla vlna procházející prostředím, když se jako dopadající vlna použije polarizovaná vlna p, a proto bude koeficient odrazu nulový.

p-polarizovaná emise

Emise polarizované vlny je nejčastěji pozorována u plazmonů. Pomocí fotoelektrického emisního mikroskopu můžeme pozorovat emisi polarizovaného světla. Emise lineárně polarizovaných optických vln je pozorována v nanoměřítku.

Youngův experiment s dvojitou štěrbinou pro lasery s vysokou intenzitou poskytuje dobré vysvětlení pro polarizovanou emisi p. Intenzita p polarizované emise jako funkce úhlu vyzařování je pozorována kolem 597 nm. Elektrony s vysokou energií emitují rychleji než elektrony s nižší energií. Pro p polarizovanou emisi by dopadající p polarizovaný laser měl být šikmý. Elektrony emitované s vyšší energií jsou urychlovány v polarizovaném směru dopadajícího laserového paprsku.

P polarizovaná emise

Vidíte kruhově polarizované světlo?

Většina z nás si neuvědomuje svou citlivost vůči polarizaci. Polarizace není nic jiného než orientace světla oscilujícího v určitém směru. Vidíme vzor polarizace na obloze, ale nemůžeme je rozpoznat jako polarizaci. Lidé mohou také vnímat kruhově polarizované světlo holýma očima.

Lidské oči mají schopnost detekovat polarizované světlo. Polarizační úhel lze detekovat pomocí jevu zvaného Haidingerovy kartáče.

Je polarizace p vertikální?

Ano, p polarizace je vertikální. Vertikální polarizace odpovídá nějakému libovolnému referenčnímu rámci. Když vezmeme v úvahu směr gravitace, můžeme říci, že vertikální polarizace a p polarizace jsou stejné.

Pokud uvažujeme směr gravitace jako prostředí šíření, pak vertikálně polarizované světlo má elektrické pole rovnoběžné se směrem gravitace; to znamená, že polarizace p je vertikální, protože polarizovaná vlna je rovnoběžná se směrem šíření spolu s médiem.

V některých případech je však výše uvedené tvrzení v rozporu s tím, co jsme předpokládali. Pokud zvolíme šíření světla prostředím s ohledem na směr gravitace, polarizace p není vertikální, protože elektrické pole je kolmé na šíření vlny.

Polarizace p je tedy vertikální nebo nezávislá na vztažné soustavě. V laboratorním rámu používáme horizontální směr jako paralelu k šíření.

Přejděte na začátek