Polarizace světla: jeho podstata a role v přírodě

Mnoho lidí považuje světelnou polarizaci za fenomenální fenomén, který je rozšířen a používán v technologii a téměř nikdy se neobjeví v každodenním životě. Ve skutečnosti toto tvrzení není zcela správné, jak dokazoval článek holandského fyziků G. Kennena.

Obecný koncept

Z vědeckého hlediska je polarizace světla orientace světla ve vesmíru, která je kolmá na směr vlnění. Světelný paprsek se skládá ze souboru jednoduchých prvků nazývaných kvantové. Směr jejich kolísání může být velmi různorodý. V případě, že se kvantové vzorky liší ve stejné orientaci, světelný tok se nazývá polarizovaný. V závislosti na podílu těchto částic v daném záření se změní stupeň polarizace.

Filtry

Existuje řada filtrů, které mohou přenášet pouze paprsky se specifickou orientací. Když se na ně podíváte polarizovaným světelný tok a současně otáčet, změní se jas. V případě, kdy se polarizace světla shoduje se směrem přenosu, stane se maximální a s úplným nesouladem - minimem. Tyto filtry můžete zakoupit v běžných prodejnách, které se specializují na prodej fotografického zařízení. Když se na ně díváte na jasné obloze, za předpokladu, že Slunce je na straně, v určitém okamžiku během zatáčky uvidíte pás černé barvy. Je to důkaz, že světelné vlny vycházející z této části oblohy jsou polarizované.

Gaidingerova postava

Jeden známý fyzik SSSR S. I. Vavilov jednorázově provedl výzkum, jehož výsledky pokročily v zajímavé teorii. Podle ní je polarizace světla viditelná bez jakýchkoli podpůrných zařízení pro přibližně každou čtvrtou osobu na planetě. Navíc většina z těchto lidí si ani neuvědomuje přítomnost takového prvku ve své vlastní vizi. Při pohledu na stejné modré nebe se ve středu jejich zorného pole objeví sotva znatelný žlutý proužek s mírně zaoblenými konci. Tam jsou také světle modré skvrny ve středu a na okrajích. Když otočíte rovinu polarizace, pás se také otáčí, protože vzhledem ke směru osvětlení světla je vždy kolmý. Ve vědě je tento fenomén znám jako Gaidingerova postava. Je pojmenován po německém fyzikovi, který ho objevil v roce 1845. Pokud jste si toho někdy všimli, může se rozvinout schopnost vidět toto místo. Je třeba poznamenat, že při použití modrého nebo zeleného filtru je jasně vidět postava Gaidinger.

Příklady světelné polarizace a způsob, jak ji eliminovat

Polarizace světla, jehož zdroj je jasné nebe, je jen nejjednodušším a nejpoužívanějším příkladem tohoto jevu. Jiné zcela běžné případy lze nazvat oslnění, které leží na skleněných oknech a na povrchu vody. V případě potřeby mohou být odstraněny pomocí speciálních polaroidních filtrů, které nejčastěji používají fotografové. Stávají se nenahraditelnými, pokud potřebujete zachytit jakékoliv skleněné obrazy nebo muzejní exponáty na fotografii. Princip jejich fungování je založen na skutečnosti, že jakékoliv odražené světlo, v závislosti na úhlu jeho výskytu, má určitý stupeň polarizace. Při pohledu na světlo můžete snadno najít úhel filtru, u kterého bude potlačen, až do úplného zmizení. Stejný princip dodržují výrobci vysoce kvalitních slunečních brýlí. Díky použití polaroidních filtrů v jejich skle je možné odstranit rušivé odrazy vystupující z povrchu mokré dálnice nebo povrchu moře.

Umovův zákon

Jakékoli rozptýlené světlo z nebe je slunce které prošly četnými odrazy od molekul vzduchu a rovněž opakovaně narušily ledové krystaly nebo vodní kapky. Současně je proces polarizace charakteristický nejen pro směrový odraz (například z vody), ale také pro difuzní. V roce 1905 bylo prokázáno, že čím tmavší je povrch, ze kterého se odráží světla, tím větší je stupeň polarizace. To se dělo v dějinách jako zákon Umov, pojmenovaný podle fyziků, kteří dokázali tuto závislost dokázat. Pokud to považujeme za základní příklad s asfaltovou dálnicí, ukazuje se, že v mokrém stavu je více polarizovaný než v suché formě.

Aplikace historie

Navzdory skutečnosti, že poprvé byl objeven fenomén polarizace v roce 1871, vědci to dokázali podrobně vysvětlit až v polovině minulého století. Každopádně existují historické informace, které používali námořníci k navigaci před více než tisíci lety. Ve většině případů bylo pro ně slunce hlavním vodítkem. Při oblačném počasí však používali tzv. Solární kámen. Existuje každý důvod, proč se předpokládá, že to byl jakýsi průhledný minerál, který měl polarizační vlastnosti. Pokyn byl tmavší pás, který se objevil na obloze. Prokázat předpoklad historiků a efektivitu tohoto druhu navigace před nima pilot norského letadla vyvěsil malé letadlo z jeho rodné země do Grónska, používalo jako vodítko pouze kordieritový křišťál, minerál s charakteristikami podobnými slunečnímu kameni.

Polarizace a hmyz

Polarizace světla je viditelná pro mnoho hmyzu. To platí zejména pro včely a mravence, které se kvůli této zvláštnosti mohou orientovat na terén v oblačném počasí a bez obtíží se mohou vrátit do svých stanovišť. Tato schopnost je dosažena díky struktuře vizuálního systému. Zatímco v oku člověka a jakéhokoli jiného savčího zvířete, molekuly citlivé na světlo jsou umístěny náhodně, v hmyzu jsou orientovány stejným směrem a leží v čistých řadách.

Polarizace některých optických jevů a nebeských objektů

Polarizační účinky jsou také charakteristické pro takové zajímavé přírodní jevy, jako jsou halos (světelné oblouky, které se občas objevují kolem slunce nebo měsíce), duhy a některé druhy aurora borealis To je způsobeno skutečností, že ve všech těchto případech se světlo současně odráží a lomí. Jinými slovy, pokud otočíte filtr a prohlédnete ho v duhu, v určitém okamžiku se stane téměř neviditelným. Pokud jde o polarizaci některých astronomických těles, krabová mlhovina, která je pozorována v souhvězdí Taurus, se stala nejpozoruhodnějším příkladem. Faktem je, že vyzařované světlo, které vyzařuje, vzniká při zpomalení rychlých létajících elektronů magnetickým polem.

Kruhová polarizace

Některé druhy brouků, jejichž záda má kovový lesk, jsou schopny odrážet paprsky a přenášet je do kruhu. Tento jev se nazývá - kruhová polarizace světla. Pokud se podíváte na filtr kovové záře z hřbety tohoto hmyzu, uvidíte, že je vždy zkroucený doleva. Až do naší doby vědci nedokázali vysvětlit, jaký je biologický význam tohoto jevu.