प्रकाश ध्रुवीकरण म्हणजे काय आणि त्याचा व्यावहारिक उपयोग

ध्रुवीकृत प्रकाश त्याच्या वितरणात मानक प्रकाशापेक्षा वेगळा आहे. हे बर्याच काळापूर्वी शोधले गेले होते आणि भौतिक प्रयोगांसाठी आणि काही मोजमाप करण्यासाठी दैनंदिन जीवनात वापरले जाते. ध्रुवीकरणाची घटना समजून घेणे कठीण नाही, हे आपल्याला काही उपकरणांच्या ऑपरेशनचे तत्त्व समजून घेण्यास आणि विशिष्ट परिस्थितीत प्रकाश नेहमीप्रमाणे का प्रसारित होत नाही हे शोधण्यास अनुमती देईल.

ध्रुवीकरण फिल्टरशिवाय आणि त्यासह फोटोंची तुलना, दुसऱ्या प्रकरणात जवळजवळ कोणतीही चमक नाही.

प्रकाश ध्रुवीकरण काय आहे

प्रकाशाचे ध्रुवीकरण हे सिद्ध करते की प्रकाश एक आडवा तरंग आहे. म्हणजेच, आम्ही सर्वसाधारणपणे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या ध्रुवीकरणाबद्दल बोलत आहोत आणि प्रकाश हा एक प्रकार आहे, ज्याचे गुणधर्म सामान्य नियमांच्या अधीन आहेत.

ध्रुवीकरण हा आडवा लहरींचा गुणधर्म आहे, ज्याचा दोलन सदिश नेहमी प्रकाशाच्या प्रसाराच्या दिशेला किंवा इतर कशासाठी तरी लंब असतो.म्हणजेच, जर तुम्ही वेक्टरच्या समान ध्रुवीकरणासह प्रकाश किरणांमधून निवडले तर ही ध्रुवीकरणाची घटना असेल.

बर्‍याचदा, आपण आपल्या सभोवताली अध्रुवीय प्रकाश पाहतो, कारण त्याची तीव्रता वेक्टर सर्व संभाव्य दिशांनी फिरते. ते ध्रुवीकरण करण्यासाठी, ते अॅनिसोट्रॉपिक माध्यमाद्वारे पार केले जाते, जे सर्व दोलन कापते आणि फक्त एक सोडते.

सामान्य आणि ध्रुवीकृत प्रकाशाची तुलना.

घटना कोणी शोधली आणि ते काय सिद्ध करते

विचाराधीन संकल्पना इतिहासात प्रथमच प्रसिद्ध ब्रिटिश शास्त्रज्ञाने वापरली होती I. न्यूटन 1706 मध्ये. परंतु दुसर्‍या संशोधकाने त्याचे स्वरूप स्पष्ट केले - जेम्स मॅक्सवेल. नंतर प्रकाश लहरींचे स्वरूप माहित नव्हते, परंतु विविध तथ्ये आणि विविध प्रयोगांच्या परिणामांसह, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या ट्रान्सव्हर्सनेसचे अधिकाधिक पुरावे दिसू लागले.

या क्षेत्रात प्रयोग करणारे पहिले डच संशोधक होते Huygens, हे 1690 मध्ये घडले. त्याने आइसलँडिक स्पारच्या प्लेटमधून प्रकाश पार केला, परिणामी त्याला तुळईची ट्रान्सव्हर्स अॅनिसोट्रॉपी सापडली.

भौतिकशास्त्रातील प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाचा पहिला पुरावा फ्रेंच संशोधकाने मिळवला इ. मालुस. त्याने टूमलाइनच्या दोन प्लेट्स वापरल्या आणि अखेरीस त्याच्या नावाचा कायदा तयार केला. असंख्य प्रयोगांबद्दल धन्यवाद, प्रकाश लाटांची ट्रान्सव्हर्सनेस सिद्ध झाली, ज्यामुळे त्यांचे स्वरूप आणि प्रसार वैशिष्ट्ये स्पष्ट करण्यात मदत झाली.

प्रकाशाचे ध्रुवीकरण कोठून येते आणि ते स्वतः कसे मिळवायचे

आपण पाहतो तो बहुतेक प्रकाश ध्रुवीकृत नसतो. सूर्य, कृत्रिम प्रकाशयोजना - वेक्टरसह एक तेजस्वी प्रवाह भिन्न दिशांना दोलायमान आहे, कोणत्याही निर्बंधांशिवाय सर्व दिशांमध्ये पसरतो.

ध्रुवीकृत प्रकाश अॅनिसोट्रॉपिक माध्यमातून गेल्यानंतर दिसून येतो, ज्याचे गुणधर्म भिन्न असू शकतात. हे वातावरण बहुतेक चढउतार काढून टाकते, फक्त इच्छित परिणाम प्रदान करते.

बर्याचदा, क्रिस्टल्स ध्रुवीकरण म्हणून कार्य करतात. जर पूर्वी प्रामुख्याने नैसर्गिक सामग्री वापरली गेली असेल (उदाहरणार्थ, टूमलाइन), आता कृत्रिम उत्पत्तीसाठी बरेच पर्याय आहेत.

तसेच, कोणत्याही डायलेक्ट्रिकमधून परावर्तन करून ध्रुवीकृत प्रकाश मिळू शकतो. तळ ओळ आहे की जेव्हा प्रकाशमय प्रवाह ते दोन माध्यमांच्या जंक्शनवर अपवर्तित होते. एका ग्लास पाण्यात पेन्सिल किंवा ट्यूब ठेवून हे पाहणे सोपे आहे.

हे तत्त्व ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शकामध्ये वापरले जाते.

प्रकाशाच्या अपवर्तनाच्या घटनेदरम्यान, किरणांचा काही भाग ध्रुवीकृत होतो. या प्रभावाच्या प्रकटीकरणाची डिग्री स्थानावर अवलंबून असते प्रकाश स्त्रोत आणि अपवर्तन बिंदूशी संबंधित त्याच्या घटनांचा कोन.

ध्रुवीकृत प्रकाश मिळविण्याच्या पद्धतींबद्दल, परिस्थितीकडे दुर्लक्ष करून तीनपैकी एक पर्याय वापरला जातो:

1. प्रिझम निकोलस. हे नाव स्कॉटिश शोधक निकोलस विल्यम यांच्या नावावर आहे ज्याने 1828 मध्ये याचा शोध लावला. त्याने बराच काळ प्रयोग केले आणि 11 वर्षांनंतर एक तयार डिव्हाइस मिळविण्यात सक्षम झाले, जे अद्याप अपरिवर्तित वापरले जाते.
2. डायलेक्ट्रिक पासून प्रतिबिंब. येथे घटनांचा इष्टतम कोन निवडणे आणि पदवी लक्षात घेणे फार महत्वाचे आहे अपवर्तन (दोन माध्यमांच्या प्रकाश प्रक्षेपणात जितका जास्त फरक असेल तितके किरण अपवर्तित होतात).
3. एनिसोट्रॉपिक वातावरण वापरणे. बर्याचदा, यासाठी योग्य गुणधर्म असलेले क्रिस्टल्स निवडले जातात. जर तुम्ही त्यांच्याकडे हलका प्रवाह निर्देशित केला, तर तुम्ही आउटपुटवर त्याचे समांतर पृथक्करण पाहू शकता.

दोन डायलेक्ट्रिक्सच्या इंटरफेसवर परावर्तन आणि अपवर्तन यावर प्रकाशाचे ध्रुवीकरण

ही ऑप्टिकल घटना स्कॉटलंडमधील भौतिकशास्त्रज्ञाने शोधली 1815 मध्ये डेव्हिड ब्रूस्टर. त्याने काढलेल्या कायद्याने प्रकाशाच्या घटनांच्या विशिष्ट कोनात दोन डायलेक्ट्रिक्सच्या निर्देशकांमधील संबंध दर्शविला. जर आपण परिस्थिती निवडली, तर दोन माध्यमांच्या इंटरफेसमधून परावर्तित किरणांचे ध्रुवीकरण घटनांच्या कोनात लंब असलेल्या समतलपणे केले जाईल.

ब्रूस्टरच्या कायद्याचे उदाहरण.

संशोधकाने नमूद केले की अपवर्तित बीम घटनांच्या समतल भागामध्ये अंशतः ध्रुवीकृत आहे. या प्रकरणात, सर्व प्रकाश परावर्तित होत नाही, त्याचा काही भाग अपवर्तित बीममध्ये जातो. ब्रूस्टर कोन कोणता कोन आहे परावर्तित प्रकाश पूर्णपणे ध्रुवीकृत. या प्रकरणात, परावर्तित आणि अपवर्तित किरण एकमेकांना लंब असतात.

या घटनेचे कारण समजून घेण्यासाठी, आपल्याला खालील गोष्टी माहित असणे आवश्यक आहे:

1. कोणत्याही विद्युत चुंबकीय लहरीमध्ये, विद्युत क्षेत्राचे दोलन नेहमी त्याच्या हालचालीच्या दिशेला लंब असतात.
2. प्रक्रिया दोन टप्प्यात विभागली आहे. पहिल्यामध्ये, घटना लहरीमुळे डायलेक्ट्रिकचे रेणू उत्तेजित होतात, दुसऱ्यामध्ये, अपवर्तित आणि परावर्तित लाटा दिसतात.

प्रयोगात क्वार्ट्जचे एक प्लास्टिक किंवा इतर योग्य खनिज वापरले असल्यास, तीव्रता विमान ध्रुवीकृत प्रकाश लहान असेल (एकूण तीव्रतेच्या सुमारे 4%). परंतु आपण प्लेट्सचा स्टॅक वापरल्यास, आपण कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ करू शकता.

तसे! फ्रेस्नेलची सूत्रे वापरून ब्रूस्टरचा कायदा देखील काढला जाऊ शकतो.

क्रिस्टलद्वारे प्रकाशाचे ध्रुवीकरण

सामान्य डायलेक्ट्रिक्स अॅनिसोट्रॉपिक असतात आणि प्रकाश जेव्हा त्यांना आदळतो तेव्हा त्याची वैशिष्ट्ये प्रामुख्याने घटनांच्या कोनावर अवलंबून असतात. क्रिस्टल्सचे गुणधर्म भिन्न आहेत, जेव्हा प्रकाश त्यांच्यावर आदळतो तेव्हा आपण किरणांच्या दुहेरी अपवर्तनाचा प्रभाव पाहू शकता.हे खालीलप्रमाणे प्रकट होते: संरचनेतून जात असताना, दोन अपवर्तित बीम तयार होतात, जे वेगवेगळ्या दिशेने जातात, त्यांची गती देखील भिन्न असते.

बहुतेकदा, अक्षीय क्रिस्टल्स प्रयोगांमध्ये वापरले जातात. त्यांच्यामध्ये, अपवर्तन बीमपैकी एक मानक नियमांचे पालन करतो आणि त्याला सामान्य म्हणतात. दुसरा वेगळ्या प्रकारे तयार केला जातो, त्याला असाधारण म्हणतात, कारण त्याच्या अपवर्तनाची वैशिष्ट्ये नेहमीच्या कॅनन्सशी जुळत नाहीत.

आकृतीमध्ये दुहेरी अपवर्तन असे दिसते.

जर तुम्ही क्रिस्टल फिरवला तर सामान्य बीम अपरिवर्तित राहील आणि असाधारण बीम वर्तुळाभोवती फिरेल. बहुतेकदा, कॅल्साइट किंवा आइसलँडिक स्पार प्रयोगांमध्ये वापरले जातात, कारण ते संशोधनासाठी योग्य आहेत.

तसे! जर आपण क्रिस्टलद्वारे पर्यावरणाकडे पाहिले तर सर्व वस्तूंच्या बाह्यरेखा दोन भागात विभागतील.

क्रिस्टल्सच्या प्रयोगांवर आधारित एटिएन लुई मालुस यांनी 1810 मध्ये कायदा तयार केला ज्या वर्षी त्याचे नाव प्राप्त झाले. स्फटिकांच्या आधारे बनवलेल्या ध्रुवीकरणातून पार पडल्यानंतर रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाशाचे स्पष्ट अवलंबित्व त्याने काढले. क्रिस्टलमधून गेल्यानंतर बीमची तीव्रता येणार्‍या बीम आणि फिल्टरच्या ध्रुवीकरणाच्या समतल दरम्यान तयार झालेल्या कोनाच्या कोसाइनच्या चौरसाच्या प्रमाणात कमी होते.

व्हिडिओ धडा: प्रकाशाचे ध्रुवीकरण, भौतिकशास्त्र ग्रेड 11.

प्रकाश ध्रुवीकरणाचा व्यावहारिक अनुप्रयोग

विचाराधीन घटना दैनंदिन जीवनात दिसते त्यापेक्षा जास्त वेळा वापरली जाते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या प्रसाराच्या नियमांच्या ज्ञानामुळे विविध उपकरणे तयार करण्यात मदत झाली. मुख्य पर्याय आहेत:

1. कॅमेर्‍यांसाठी विशेष ध्रुवीकरण फिल्टर आपल्याला छायाचित्रे घेताना चमक दूर करण्यास अनुमती देतात.
2. या प्रभावासह चष्मा बहुतेकदा ड्रायव्हर्स वापरतात, कारण ते येणाऱ्या वाहनांच्या हेडलाइटमधून चमक काढून टाकतात.परिणामी, उच्च बीम देखील ड्रायव्हरला चकित करू शकत नाहीत, ज्यामुळे सुरक्षा सुधारते.
   चकाकीची अनुपस्थिती ध्रुवीकरणाच्या प्रभावामुळे आहे.
3. भूभौतिकशास्त्रात वापरल्या जाणार्‍या उपकरणांमुळे ढगांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करणे शक्य होते. ढगांमधून जाताना सूर्यप्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करण्यासाठी देखील याचा वापर केला जातो.
4. ध्रुवीकृत प्रकाशात वैश्विक तेजोमेघाचे छायाचित्रण करणारे विशेष प्रतिष्ठापन तेथे निर्माण होणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्रांच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करण्यास मदत करतात.
5. अभियांत्रिकी उद्योगात, तथाकथित फोटोएलास्टिक पद्धत वापरली जाते. त्यासह, आपण नोड्स आणि भागांमध्ये उद्भवणारे तणाव मापदंड स्पष्टपणे निर्धारित करू शकता.
6. उपकरणे वापरले नाटकीय दृश्ये तयार करताना, तसेच मैफिलीच्या डिझाइनमध्ये. अर्जाचे आणखी एक क्षेत्र म्हणजे शोकेस आणि प्रदर्शन स्टँड.
7. एखाद्या व्यक्तीच्या रक्तातील साखरेची पातळी मोजणारी उपकरणे. ते ध्रुवीकरणाच्या विमानाच्या रोटेशनचे कोन निर्धारित करून कार्य करतात.
8. अनेक खाद्य उद्योग उपक्रम विशिष्ट सोल्यूशनची एकाग्रता निर्धारित करण्यास सक्षम उपकरणे वापरतात. अशी उपकरणे देखील आहेत जी ध्रुवीकरण गुणधर्मांच्या वापराद्वारे प्रथिने, शर्करा आणि सेंद्रिय ऍसिडची सामग्री नियंत्रित करू शकतात.
9. 3D सिनेमॅटोग्राफी लेखात विचारात घेतलेल्या घटनेच्या वापराद्वारे अचूकपणे कार्य करते.

तसे! सर्व लिक्विड क्रिस्टल मॉनिटर्स आणि टीव्ही परिचित आहेत ते ध्रुवीकृत प्रवाहाच्या आधारावर देखील कार्य करतात.

ध्रुवीकरणाची मूलभूत वैशिष्ट्ये जाणून घेतल्याने तुम्हाला आजूबाजूला होणारे अनेक परिणाम स्पष्ट करता येतात. तसेच, ही घटना विज्ञान, तंत्रज्ञान, औषध, छायाचित्रण, सिनेमा आणि इतर अनेक क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.