S الاستقطاب: تحليل مفصل وحقائق


الاستقطاب هو عملية محاذاة الموجة الكهرومغناطيسية غير المستقطبة في اتجاه واحد. تتوافق عملية المحاذاة هذه في اتجاه واحد مع طبيعة الموجة الساقطة على الوسط.

بناءً على طبيعة الموجة الساقطة التي تضرب الوسط ، يمكن القول إن استقطاب الموجة مستقطب أم لا. انتشار الموجة المستقطبة s هو نفسه الموجة المستقطبة العادية ، لكن حدوث الموجة على الوسط يجعل الموجة مصنفة على أنها مستقطبة s. مقدمة موجزة ل موجات مستقطبة تمت مناقشته في هذا المنشور.

ما هو الضوء المستقطب؟

إذا تم نقل موجة كهرومغناطيسية ممزقة ، مثل الموجة الضوئية ، عبر وسط مستوي ، فإن الضوء ينحصر في اتجاه واحد.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة رالف فيتيرل تبدأ من Pixabay

عندما يكون ضوء الحادث في الاتجاه العمودي على مستوى وسط الانتشار، ثم يقيد الموجة الضوئية لتحقيق اتجاه واحد للانتشار ، يسمى هذا الاستقطاب للضوء بالضوء المستقطب.

ق مستقطبة
شكل توضيحي للضوء المستقطب

لنفترض أن الموجة الضوئية غير المستقطبة هي حادثة على وسط عازل ؛ بعد الإرسال في الوسط ، تتعقب موجة الضوء الساقط مسارًا محددًا جيدًا في اتجاه واحد ، مما يتسبب في الاستقطاب إذا حدث الاستقطاب بشكل عمودي على الوسط ، فلا شيء سوى الاستقطاب s.

يجب أن يكون الضوء المستقطب عموديًا على مستوى السقوط وموازيًا للتداخل.

إذا كان الضوء الساقط أحادي اللون ، فإن حالة استقطاب الضوء تتضمن المكونات غير الأصفار في الواجهة المستوية تولد الحقل في الوسط الأكثر ندرة الذي سيكون استقطابه بيضاوي الشكل.

انعكاس الضوء المستقطب s

عندما يستقطب الضوء ، لا تنتقل جميع موجات الضوء عبر الوسط. قد تكون بعض موجات الضوء ينعكس في وسط الطائرة.

يعتمد انعكاس الضوء المستقطب على زاوية بروستر كزاوية سقوط. يخضع الضوء المستقطب الانعكاس الداخلي الكلي (TIR) في واجهة عازلة بزاوية السقوط ψ. نظرًا لعدم حدوث أي انعكاس بزاوية بروستر ، يجب أن تكون زاوية السقوط أقل أو أكبر من زاوية بروستر.

من أجل الانتشار المتوقع للضوء الساقط عموديًا على واجهة الوسط ، يُظهر الضوء المستقطب انعكاسًا. لا يكون مكون الضوء المستقطب s عموديًا على مكونات المجال الكهربائي ؛ وبالتالي ، يجب أن يمر الضوء الذي ينتشر بزاوية بريوستر انعكاس داخلي كامل.

ينص قانون جاوس على ذلك "يجب أن يكون المجال الكهربائي مستمرًا إلا في وجود شحنة." لكن بالنسبة للضوء المستقطب ، فإن المجال الكهربائي في الطبقات الساقطة والمرسلة غير متساويين. وبالتالي يظهر المجال الكهربائي عدم الاستمرارية ، لذلك سيكون هناك انعكاس للضوء المستقطب بسبب إظهار السعات المختلفة للحقل الكهربائي في وسط النقل.

ق مستقطبة
شكل يوضح انعكاس الضوء المستقطب

يمكن أن تعطي الصيغة زاوية انعكاس الضوء المستقطب

تانيp=n2/n1

أين θp هي الزاوية المنعكسة و n1و ن2 هي مؤشرات الانكسار للوسط ، حيث يتم انتقال الضوء المستقطب من وسط إلى وسط آخر.

يمكن أيضًا كتابة المعادلة كـ

sinθp/ cosθp=n2/n1

نظرًا لأن المعادلة أعلاه تشبه قانون سنيل ، يمكن إعادة كتابتها كـ

sinθp/ sinr = n2/n1

لأن كوس θp = sin r زاوية الانعكاس. وهكذا نحصل على المعادلة كـ

الخطيئة π / 2-p= sinr

θp+ ص = / 2

تعطي المعادلة أعلاه انعكاس الضوء المستقطب.

ضوء ساقط مستقطب s

إذا كان الاستقطاب الخطي للضوء الساقط نفسه مستقطبًا ثم المستقطب ، فسيكون هناك انتقال كامل للضوء عبر الوسط.

عندما يسقط الضوء المستقطب على الوسط العازل ، يمكن ملاحظة انكسار الضوء المستقطب. ينكسر الضوء الساقط إلى حزمتين. يتم توجيه الحزمة المنكسرة بالتوازي مع وسيط الإرسال ، والأخرى متعامدة مع وسيط الإرسال.

وبالتالي يمكننا استخدام المرشح المستقطب لمنع الأشعة المنكسرة لإنتاج الصورة. يتم حجب الضوء بالكامل بواسطة المرشح المستقطب الذي ينتج الصورة الساطعة للمكوِّن العمودي ، وستظهر الصورة الثانية عند تدوير الفلتر بزاوية 90 درجة.

الموجة المستقطبة

مصطلح الاستقطاب ممكن فقط في الموجات الكهرومغناطيسية وموجات الراديو. منذ ذلك الحين ، في حالة الموجة الكهرومغناطيسية ، فإن المجال الكهربائي والمغناطيسي يتم توجيه المجال في اتجاهات مختلفة بشكل عمودي ، ويمكن بسهولة مراقبة الاستقطاب.

الموجة الكهرومغناطيسية المستقطبة S.

في هذا القسم ، دعونا نتعلم ما هي الموجة المستقطبة وطبيعة الموجة المستقطبة.

ما هي الموجة المستقطبة؟

نظرًا لأننا نتحدث عن الموجة ، فسننظر في الموجة الكهرومغناطيسية لأن الموجة الكهرومغناطيسية هي مثال ممتاز للموجة المستعرضة. ال الموجات الكهرومغناطيسية الحادث على الوسط محصور في اتجاه واحد ، أي المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي ، مما يتسبب في الاستقطاب.

إذا اصطدم المجال الكهرومغناطيسي بالوسط وبدأ عرضه بشكل عمودي على مستوى السقوط ، فيُقال إن الموجة هي موجة مستقطبة. يزداد اتساع الموجة مع زيادة زاوية السقوط في الموجة المستقطبة s.

لنفترض أن الموجة الكهرومغناطيسية للمجال E و B وقعت على وسط المستوى ، وأن جزءًا من الموجة ينتقل ، وجزء من الموجة ينعكس في نفس الوسط كما هو موضح في الشكل.

يتم إعطاء متجه المجال الكهربائي للتذبذب أعلاه للمجال الكهربائي بواسطة

E=x خطيئة (بالوزن - كيلوهرتز)

أين؛ A هو سعة الموجة و k هو متجه الانتشار.

المجال الكهربائي المتجه عمودي على مستوى الإصابة وبالتالي ، فإن الموجة المستقطبة تسمى موجة مستقطبة s. يحتوي متجه الانتشار على ثلاثة مكونات KI و Kr و KT ؛ هذه هي نواقل انتشار زاوية وقوع وانعكاس وانتقال الموجة المستقطبة s.

ثنائي القطب s- الاستقطاب

عندما تحمل المسافة الدنيا شحنتين متساويتين ومتعاكستين ، يسمى الترتيب ثنائي القطب. افترض أن مادة عازلة للكهرباء محفوظة في مجال كهربائي ؛ يحث الحقل على ثنائي القطب الكهربائي ويحمله في اتجاه المجال. يشارك المجال الكهربائي الخارجي أيضًا في عملية محاذاة ثنائي القطب الكهربائي في اتجاه المجال ؛ هذه العملية برمتها تسمى استقطاب ثنائي القطب.

عندما يكون ثنائي القطب الناتج عن المجال عموديًا على مستوى الانتشار ، يُعرف الاستقطاب باسم ثنائي القطب s المستقطب. في هذه الحالة ، قابلية الاستقطاب ، يتم تحريك الجسيمات سالبة الشحنة بعيدًا قليلاً عن الجسيم موجب الشحنة بحيث يكتسب الجزيء عزمًا كهربائيًا ثنائي القطب.

الأسئلة المتكررة

هل الأضواء المستقطبة مستقطبة خطيًا؟

يوفر الضوء مستقطب خطيًا عندما يكون المجال الكهربائي للضوء مقيدًا بالانتشار في اتجاه واحد على طول مستوى الانتشار.

إذا سمح للضوء المستقطب بالحركة فقط في اتجاه الانتشار دون انزياح الطور ، يقال إن الأضواء المستقطبة مستقطبة خطيًا. بشكل عام ، إذا كانت موجة الضوء الساقطة والموجات الضوئية المرسلة في طور ، فإن عموديًا على مستوى الانتشار يكون ضوءًا مستقطبًا خطيًا.

هل يمكننا الحصول على ضوء مستقطب دائريًا؟

تحتوي الأضواء المستقطبة دائريًا على تحول طور 90 درجة مع متوسط ​​الضوء الساقط.

إذا كان الضوء المستقطب خارج الطور عند 90 درجة وانتشر بشكل طبيعي إلى مستوى السقوط ، فإننا نحصل على الضوء المستقطب دائريًا كمكون للضوء المستقطب. يتساوى حجم وسعة الضوء المستقطب مع الضوء الساقط ؛ فقط سيكون هناك تحول في طور الضوء المستقطب.

هل أشعة الليزر مستقطبة؟

معظم أشعة الليزر مستقطبة ، لكن بعض أشعة الليزر غير مستقطبة. يعتمد ذلك على طبيعة تصميم بصريات مصدر الليزر.

تنحصر أشعة الليزر في اتجاه واحد وتكون متماسكة. وجههم على الورقة البيضاء في غرفة مظلمة إذا كان لديك ليزر. قم بتدوير الورق إذا تغير سطوع بقعة الليزر ، يكون مصدر الليزر مستقطبًا جزئيًا. إذا ظل السطوع كما هو ، فإن أشعة الليزر تكون مستقطبة تقريبًا. ليس من السهل الحصول على ليزر مستقطب تمامًا.

هل يمكننا تحقيق انتقال كامل للضوء الساقط عن طريق الاستقطاب؟

بسبب بعض الظواهر السطحية ، يصعب تحقيق النقل الكامل للضوء الساقط من خلال الاستقطاب.

يشير الاستقطاب إلى تعليق موجات الضوء الموزعة عشوائيًا في اتجاه واحد. إن حصر جميع أشعة الضوء التي تضرب الوسط غير ممكن يصبح بعض أشعة الضوء قد تنعكس من الوسط قبل أن تنحصر.

ما هي طرق استقطاب الضوء؟

بشكل عام ، هناك أربع طرق مستخدمة لاستقطاب الضوء غير المستقطب ، والتي تستخدم وسطًا معينًا لتنفيذ عملها ؛ هم انهم

  • الاستقطاب بواسطة مرشحات Polaroid - يستخدم مادة ثنائية اللون معينة تمتص الموجة الضوئية غير المستقطبة غير المرغوب فيها وتنقل فقط أشعة الضوء المناسبة.
  • الاستقطاب عن طريق الانعكاس - يستخدمون الوسط غير المعدني لمنع انتشار الضوء غير المستقطب من حصرهم.
  • الاستقطاب عن طريق الانكسار - يستخدمون وسطاء مادتين بمؤشرات انكسار مختلفة لاستقطاب الضوء المحطم.
  • الاستقطاب عن طريق التشتت - ينطوي على انتشار الضوء غير المستقطب للانتقال عبر وسط يمكنه امتصاص الضوء وإعادة إصداره.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات

رابط إلى هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

تلعب "أدوات الاقتران" و "الظروف المترابطة" نفس الدور من خلال ربط العبارات أو الجمل أو الجمل. دعونا نتحقق من الدور الذي يلعبه "إلى جانب" أثناء ربط الجمل. كلمة "بجانب" هي ...