¿Principios y aplicaciones de la polarización de la luz?
1. Luz linealmente polarizada
Durante la propagación de la luz, solo hay un tipo de vibración y su dirección de vibración siempre permanece en el mismo plano. Esta luz se llama luz polarizada linealmente (o luz polarizada plana). Puedes imaginar cómo se ve esto con un experimento: atas un extremo de una cuerda a un árbol en el jardín de tu vecino y sostienes el otro extremo en tu mano. Supongamos que la cuerda pasa entre dos bambúes en la cerca. Si ahora haces vibrar la cuerda hacia arriba y hacia abajo, las ondas creadas por la cuerda pasarán entre los dos bambúes, desde tu mano hasta el árbol. En este momento, la valla es "transparente" a tus olas. Sin embargo, si dejas que la cuerda se mueva de un lado a otro, la cuerda golpeará los dos bambúes y la ola no atravesará la cerca. En este momento, la valla equivale a un polarizador.
2. Luz parcialmente polarizada
Las ondas de luz contienen vibraciones transversales en todas las direcciones posibles, pero las amplitudes en las diferentes direcciones no son iguales. Las amplitudes tienen valores máximos y mínimos en dos. direcciones mutuamente perpendiculares. Esta luz se llama luz parcialmente polarizada. La luz natural y la luz parcialmente polarizada en realidad se componen de muchas luces polarizadas linealmente con diferentes direcciones de vibración.
Cuando la luz entra en un medio procedente del aire (estrictamente debería ser el vacío), la tangente del ángulo de Brewster es igual al índice de refracción n del medio. Debido a que el índice de refracción de un medio está relacionado con la longitud de onda de la luz, para el mismo medio, el ángulo de Brewster también está relacionado con la longitud de onda de la luz. Calculado en base al índice de refracción del vidrio óptico de 1,4 a 1,9, el ángulo de Brewster es de aproximadamente 54 a 62 grados. Cuando el ángulo de incidencia se desvía del ángulo de Brewster, la luz reflejada estará parcialmente polarizada.
3. Luz polarizada elípticamente
Durante la propagación de la luz, el vector eléctrico en cada punto del espacio gira alrededor de la luz y los puntos finales del vector eléctrico describen una trayectoria elíptica. Esta trayectoria se llama luz elípticamente polarizada. Mirando en la dirección de la luz, todos los vectores eléctricos que giran en el sentido de las agujas del reloj se denominan luz elípticamente polarizada hacia la derecha, y todos los vectores eléctricos que giran en el sentido contrario a las agujas del reloj se denominan luz elípticamente polarizada hacia la izquierda. El vector eléctrico giratorio en luz elípticamente polarizada es el resultado de la síntesis de vibración de dos vectores eléctricos con la misma frecuencia, dirección de vibración vertical y diferencia de fase fija.
4. Luz polarizada circularmente
La luz que se mueve a lo largo de una trayectoria circular en el extremo del vector eléctrico giratorio se llama luz polarizada circularmente, que es un caso especial de luz polarizada elípticamente. Cuando se promedia durante nuestro período de observación, la luz polarizada circularmente tiene el mismo aspecto que la luz natural. La dirección de polarización de la luz polarizada circularmente cambia según ciertas reglas, mientras que la dirección de polarización de la luz natural cambia aleatoriamente y no tiene reglas.
Aplicación:
1. La pantalla LCD de los relojes electrónicos utiliza luz polarizada.
La caja de cristal líquido se inserta entre dos polarizadores cuyas direcciones de transmisión de vibración son perpendiculares entre sí. Hay placas de electrodos transparentes encima y debajo de la capa de cristal líquido en la caja, y las placas de electrodos están talladas en la caja. forma de trazos digitales. La luz natural del exterior pasa a través del primer polarizador y se convierte en luz polarizada. Cuando este haz de luz pasa a través del cristal líquido, si no hay voltaje entre las placas superior e inferior, el cristal líquido girará la dirección de polarización de la luz 90 grados (esta propiedad se llama rotación óptica del cristal líquido). ), para que pueda pasar a través del segundo polarizador. Debajo del segundo polarizador hay un espejo y la luz se refleja. En este momento, la celda LCD parece transparente. Pero cuando hay un cierto voltaje entre los electrodos superior e inferior, las propiedades del cristal líquido cambian, la rotación óptica desaparece, la luz no puede pasar a través del segundo polarizador y el área debajo de este electrodo se oscurece. Si los electrodos están tallados en forma de trazos digitales, los números se pueden mostrar de esa manera.
Efecto polarizador
2. Añade un polarizador delante de la lente de la cámara para eliminar los reflejos.
Al fotografiar objetos con superficies lisas, como cristalería, agua, vitrinas, superficies de pintura, superficies de plástico, etc. A menudo se producen llamaradas o reflejos causados por la polarización de la luz. Al disparar, agregar un polarizador y girar adecuadamente la superficie del polarizador puede bloquear estas luces polarizadas, eliminando o debilitando así los reflejos o puntos brillantes en las superficies de estos objetos lisos. Gire el espejo mientras mira por el visor para observar el efecto de eliminar la luz polarizada. Cuando se observa que el reflejo del objeto desaparece, se puede detener la rotación del espejo.
3. Controla el brillo del cielo durante la fotografía para oscurecer el cielo azul.
Debido a que el cielo azul contiene mucha luz polarizada, puedes usar un polarizador para ajustar el brillo del cielo. Después de agregar un polarizador, el cielo azul se volvió muy oscuro, resaltando las nubes blancas en el cielo azul. El polarizador es gris, por lo que se puede utilizar tanto para fotografía en blanco y negro como en color.
4. Utilice polarizadores para ver películas en 3D
Al ver películas en 3D, el público debe usar un par de gafas especiales, que son un par de polarizadores con direcciones de transmisión de vibración perpendiculares a cada uno. otro. Las películas estereoscópicas se componen de dos lentes, como el ojo humano, que filman la escena desde dos direcciones diferentes al mismo tiempo. Durante la proyección, dos proyectores proyectan simultáneamente dos series de películas filmadas con dos cámaras, lo que provoca que dos imágenes ligeramente diferentes se superpongan en la pantalla. En este momento, si miras directamente a los ojos, la imagen que ves será borrosa.
Para ver películas tridimensionales, se debe instalar un polarizador frente a cada máquina de cine. La función del polarizador es actuar como polarizador. La luz emitida por los dos proyectores se convierte en luz polarizada después de pasar por el polarizador. Las direcciones de polarización de los polarizadores frente a los proyectores izquierdo y derecho son perpendiculares entre sí, por lo que las direcciones de polarización de las dos luces polarizadas también son perpendiculares entre sí. Estos dos rayos de luz polarizada se proyectan en la pantalla y luego se reflejan hacia el público. La dirección de la luz polarizada permanece sin cambios. Cuando el espectador usa las gafas polarizadas mencionadas anteriormente para mirar, cada ojo solo puede ver la imagen de luz polarizada correspondiente, es decir, el ojo izquierdo solo puede ver la imagen reflejada por la cámara izquierda y el ojo derecho solo puede ver la imagen. reflejado por la cámara derecha, lo que producirá una sensación tridimensional como si se viera directamente. Éste es el principio del cine estereoscópico.
Por supuesto, la proyección real de películas tridimensionales utiliza una lente y dos conjuntos de imágenes se imprimen alternativamente en la misma película, lo que requiere un equipo complejo. La propagación de la luz en los cristales está estrechamente relacionada con la polarización. La polarización se puede utilizar para comprender las propiedades ópticas de los cristales, fabricar dispositivos ópticos para medición y proporcionar medios técnicos como identificación de minerales de roca, medición fotoelástica y modulación láser.
5. Funciones biológicas y fisiológicas y luz polarizada
El ojo humano no puede distinguir el estado de polarización de la luz, pero los ojos de algunos insectos son muy sensibles a la polarización. Por ejemplo, una abeja tiene cinco ojos, tres ojos simples y dos ojos compuestos. Cada ojo compuesto contiene 6.300 ojos pequeños. Estos pequeños ojos pueden determinar la dirección del sol en función de su polarización y luego usar el sol como marcador direccional para determinar la dirección, de modo que la abeja pueda guiar con precisión a las de su propia especie hasta la flor que encuentre.
Por ejemplo, en el desierto la gente se pierde sin brújula, pero hay una especie de hormiga en el desierto que puede navegar a través de la polarización de los rayos ultravioleta del cielo, por lo que no se perderá. perdido.
6. El coche utiliza polarizadores para evitar el deslumbramiento de las luces opuestas durante la noche.
Las luces altas son molestas, pero la polarización de la luz puede solucionar este problema. Podemos diseñar la pantalla de la lámpara del automóvil como una lente polarizada con una dirección de inclinación de 45°, de modo que la luz emitida sea una luz oblicua regular. El conductor lleva unas gafas de visión nocturna con la misma dirección de polarización que la pantalla de la lámpara. De esta manera, el conductor sólo puede ver la luz emitida por su propio coche, y la dirección de vibración de la luz emitida por el coche que viene en sentido contrario es exactamente 90 grados con respecto a la dirección del coche, de modo que la luz emitida por las luces del coche que viene en sentido contrario ya no deslumbrará los ojos del conductor.
Por supuesto, todavía queda un largo camino por recorrer para hacer realidad esta idea. En primer lugar, el mundo debe desarrollar normas unificadas para estipular la dirección de polarización de las pantallas de lámparas y los cristales; en segundo lugar, los cristales polarizados inevitablemente perderán algo de luz, por lo que la visión del conductor se verá afectada y la potencia de los faros de los automóviles será muy alta, con la mitad de energía; Al absorber las lentes polarizadas, definitivamente se generará una gran cantidad de calor, lo que también será una gran prueba para el funcionamiento de las pantallas de las lámparas de los automóviles.