በከፊል የፖላራይዝድ ብርሃን የፖላራይዜሽን ደረጃ፡ ፍቺ፣ መግለጫ እና ቀመር

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

ዛሬ የብርሃን ሞገድ ተፈጥሮ ምንነት እና "የፖላራይዜሽን ደረጃ" ክስተት ከዚህ እውነታ ጋር በተገናኘ እንገልፃለን።

የማየት እና የመብራት ችሎታ

የብርሃን ተፈጥሮ እና ከሱ ጋር ተያይዘው የማየት ችሎታ የሰውን አእምሮ ለረጅም ጊዜ አስጨንቆታል። የጥንት ግሪኮች ራዕይን ለማስረዳት እየሞከሩ ነበር፡- ወይ ዓይን በዙሪያው ያሉትን ነገሮች “የሚሰማቸውን” አንዳንድ “ጨረሮች” ያወጣል እና በዚህም የሰውየውን ገጽታ እና ቅርጻቸውን ያሳውቃል ወይም ነገሮች ራሳቸው ሰዎች የሚይዙትን እና ሁሉም ነገር እንዴት እንደሚወስኑ የሚወስኑትን አንዳንድ “ጨረሮች” ያመነጫል። ይሰራል። ንድፈ ሐሳቦች ከእውነታው የራቁ ሆነው ተገኝተዋል፡ ሕይወት ያላቸው ፍጥረታት ለተንጸባረቀው ብርሃን ምስጋናን ያያሉ። ይህንን እውነታ ከመገንዘብ ጀምሮ የፖላራይዜሽን ደረጃ ምን እንደሆነ ለማስላት እስከመቻል ድረስ አንድ እርምጃ ቀርቷል - ብርሃን ሞገድ መሆኑን ለመረዳት።

ብርሃን ሞገድ ነው

በብርሃን ላይ በጥልቀት በማጥናት ጣልቃ ገብነት በሌለበት ቀጥታ መስመር የሚዛመት እና የትም የማይዞር መሆኑ ተረጋግጧል። ግልጽ ያልሆነ መሰናክል በጨረር መንገድ ላይ ከገባ, ጥላዎች ይፈጠራሉ, እና ብርሃኑ ራሱ በሚሄድበት ቦታ, ሰዎች ፍላጎት አልነበራቸውም. ነገር ግን ጨረሩ ግልጽ ከሆነ ሚዲያ ጋር እንደተጋጨ አስገራሚ ነገሮች ተከሰቱ፡ ጨረሩ አቅጣጫውን ለወጠተዘርግቶ ደበዘዘ. እ.ኤ.አ. በ 1678 H. Huygens ይህ በአንድ እውነታ ሊገለጽ ይችላል-ብርሃን ሞገድ ነው. ሳይንቲስቱ የ Huygens መርህን ፈጠረ, እሱም በኋላ በፍሬኔል ተጨምሯል. ዛሬ ሰዎች የፖላራይዜሽን ደረጃን እንዴት እንደሚወስኑ ለሚያውቁት እናመሰግናለን።

Huygens-Fresnel መርህ

በዚህ መርህ መሰረት በማዕበል ፊት የሚደርሰው የትኛውም የመካከለኛው ነጥብ ነጥብ ሁለተኛ ደረጃ የተቀናጀ የጨረራ ምንጭ ሲሆን የነዚህ ነጥቦች የፊት ለፊት ኤንቨሎፕ በሚቀጥለው ጊዜ እንደ ማዕበል ግንባር ሆኖ ያገለግላል። ስለዚህ, ብርሃን ያለ ጣልቃ ገብነት ቢሰራጭ, በእያንዳንዱ ቀጣይ ቅጽበት የማዕበል ፊት ከቀዳሚው ጋር ተመሳሳይ ይሆናል. ነገር ግን ጨረሩ እንቅፋት እንዳጋጠመው፣ ሌላም ምክንያት ወደ ጨዋታ ይመጣል፡ በማይመሳሰሉ ሚዲያዎች ብርሃን በተለያየ ፍጥነት ይሰራጫል። ስለዚህ መጀመሪያ ወደ ሌላኛው ሚዲያ መድረስ የቻለው ፎቶን ከጨረሩ ካለፈው ፎቶን በበለጠ ፍጥነት ይሰራጫል። ስለዚህ, የማዕበል ፊት ዘንበል ይላል. የፖላራይዜሽን ደረጃ ገና ከእሱ ጋር ምንም ግንኙነት የለውም፣ ግን ይህን ክስተት ሙሉ በሙሉ ለመረዳት በቀላሉ አስፈላጊ ነው።

የሂደት ጊዜ

እነዚህ ሁሉ ለውጦች በሚያስደንቅ ሁኔታ በፍጥነት እየተከሰቱ እንደሆነ በተናጠል መነገር አለበት። በቫኩም ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት በሴኮንድ ሦስት መቶ ሺህ ኪሎሜትር ነው. ማንኛውም መካከለኛ ብርሃንን ይቀንሳል, ግን ብዙ አይደለም. ከአንዱ መካከለኛ ወደ ሌላ (ለምሳሌ ከአየር ወደ ውሃ) ሲንቀሳቀስ የማዕበል ፊት የሚዛባበት ጊዜ እጅግ በጣም አጭር ነው። የሰው ዓይን ይህን ሊያስተውለው አይችልም, እና ጥቂት መሳሪያዎች እንደዚህ አጭር መጠገን ይችላሉሂደቶች. ስለዚህ ክስተቱን በንድፈ ሀሳብ ብቻ መረዳት ተገቢ ነው። አሁን, ጨረሩ ምን እንደሆነ ሙሉ በሙሉ ስለሚያውቅ, አንባቢው የብርሃን የፖላራይዜሽን ደረጃ እንዴት እንደሚገኝ መረዳት ይፈልጋል? የሚጠብቀውን እንዳንታለል።

የብርሃን ፖላራይዜሽን

ከላይ የገለጽነው የፎቶኖች ብርሃን በተለያዩ ሚዲያዎች የተለያየ ፍጥነት አላቸው። ብርሃን ተሻጋሪ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ስለሆነ (የመገናኛ ብዙሃን መጨናነቅ እና አልፎ አልፎ) ሁለት ዋና ዋና ባህሪያት አሉት

• የማዕበል ቬክተር፤
• amplitude (እንዲሁም የቬክተር ብዛት)።

የመጀመሪያው ባህሪ የብርሃን ጨረሩ የት እንደሚመራ ያሳያል, እና የፖላራይዜሽን ቬክተር ይነሳል, ማለትም, የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ቬክተር የሚመራበት አቅጣጫ ነው. ይህ በማዕበል ቬክተር ዙሪያ መዞር ይቻላል. በፀሐይ የሚፈነጥቀው የተፈጥሮ ብርሃን ምንም የፖላራይዜሽን (ፖላራይዜሽን) የለውም። ማወዛወዝ በሁሉም አቅጣጫዎች በእኩል እድል ይሰራጫል፣የማዕበሉ ቬክተር መጨረሻ የሚወዛወዝበት የተመረጠ አቅጣጫ ወይም ስርዓተ-ጥለት የለም።

የፖላራይዝድ ብርሃን ዓይነቶች

የፖላራይዜሽን ደረጃን ፎርሙላ እንዴት ማስላት እንደሚችሉ እና ስሌት ከመማርዎ በፊት የፖላራይዝድ ብርሃን ዓይነቶች ምን እንደሆኑ መረዳት አለብዎት።

1. Elliptical polarization። የዚህ ዓይነቱ ብርሃን ሞገድ ቬክተር መጨረሻ ሞላላ ይገልጻል።
2. የመስመር ፖላራይዜሽን። ይህ የመጀመሪያው አማራጭ ልዩ ጉዳይ ነው. ስሙ እንደሚያመለክተው ምስሉ አንድ አቅጣጫ ነው።
3. ክበብ ፖላራይዜሽን። በሌላ መንገድ ደግሞ ሰርኩላር ይባላል።

ማንኛውም የተፈጥሮ ብርሃን እንደ ሁለት እርስ በርስ ቀጥ ያሉ የፖላራይዝድ ንጥረ ነገሮች ድምር ሆኖ መወከል ይችላል። ሁለት ቋሚ የፖላራይዝድ ሞገዶች እንደማይገናኙ ማስታወስ ጠቃሚ ነው. የእነርሱ ጣልቃገብነት የማይቻል ነው, ምክንያቱም ከ amplitudes መስተጋብር አንጻር, አንዳቸው ለሌላው ያለ አይመስሉም. ሲገናኙ ሳይቀይሩ ብቻ ያልፋሉ።

በከፊል ፖላራይዝድ ብርሃን

የፖላራይዜሽን ተፅእኖ አተገባበር ትልቅ ነው። የተፈጥሮ ብርሃንን በአንድ ነገር ላይ በመምራት እና ከፊል ፖላራይዝድ ብርሃን በመቀበል ሳይንቲስቶች የንጣፉን ባህሪያት ሊወስኑ ይችላሉ። ግን ከፊል ፖላራይዝድ ብርሃን የፖላራይዜሽን ደረጃን እንዴት ይወስኑ?

የኤን.ኤ ቀመር አለ። ኡሞቭ፡

P=(እኔ_ላን-I_par)/(እኔ_ላን+እኔ _ፓር)፣ እኔ_ትራንስ ከፖላራይዘር አውሮፕላኑ ቀጥ ያለ የብርሃን መጠን ሲሆን እና I _{par- ትይዩ። የፒ እሴቱ ከ0 (ከምንም ፖላራይዜሽን ለሌለው የተፈጥሮ ብርሃን) ወደ 1 (ለአውሮፕላን ፖላራይዝድ ጨረር) እሴቶችን ሊወስድ ይችላል።}

የተፈጥሮ ብርሃን ከፖላራይዝድ ሊሆን ይችላል?

ጥያቄው በመጀመሪያ እይታ እንግዳ ነው። ከሁሉም በላይ, ተለይተው የሚታወቁ አቅጣጫዎች የሌሉበት ጨረር ብዙውን ጊዜ ተፈጥሯዊ ተብሎ ይጠራል. ነገር ግን፣ ለምድር ገጽ ነዋሪዎች፣ ይህ በተወሰነ መልኩ ግምታዊ ነው። ፀሐይ የተለያየ ርዝመት ያለው የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ዥረት ትሰጣለች. ይህ ጨረር ፖላራይዝድ አይደለም. ግን ማለፍበከባቢ አየር ውስጥ ባለው ወፍራም ሽፋን, ጨረሩ ትንሽ ፖላራይዜሽን ያገኛል. ስለዚህ የተፈጥሮ ብርሃን የፖላራይዜሽን ደረጃ በአጠቃላይ ዜሮ አይደለም. ነገር ግን ዋጋው በጣም ትንሽ ስለሆነ ብዙውን ጊዜ ችላ ይባላል. ግምት ውስጥ የሚገባው ትክክለኛ የስነ ፈለክ ስሌቶች ሲሆን ትንሽ ስህተት በኮከቡ ላይ አመታትን ሊጨምር ወይም ለስርዓታችን ርቀቱን ሊጨምር ይችላል።

ብርሃን ፖላራይዝ የሚያደርገው ለምንድን ነው?

በተመሳሳይ ሚዲያ ላይ የፎቶኖች ባህሪይ እንዳላቸው በተደጋጋሚ ተናግረናል። ምክንያቱን ግን አልገለጹም። መልሱ የምንናገረው በምን አይነት አካባቢ ነው፣ በሌላ አነጋገር፣ በምን አይነት ድምር ሁኔታ ላይ እንደሚገኝ ይወሰናል።

1. መካከለኛው ጥብቅ የሆነ ወቅታዊ መዋቅር ያለው ክሪስታል አካል ነው። ብዙውን ጊዜ የእንደዚህ ዓይነቱ ንጥረ ነገር አወቃቀር እንደ ጥልፍልፍ ይወከላል ቋሚ ኳሶች - ions. ግን በአጠቃላይ ይህ ሙሉ በሙሉ ትክክል አይደለም. እንዲህ ዓይነቱ approximation ብዙውን ጊዜ ይጸድቃል, ነገር ግን አንድ ክሪስታል እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ያለውን መስተጋብር ሁኔታ ውስጥ አይደለም. እንደ እውነቱ ከሆነ, እያንዳንዱ ion በተመጣጣኝ ቦታው ዙሪያ ይሽከረከራል, እና በዘፈቀደ አይደለም, ነገር ግን ጎረቤቶች እንዳሉት, በምን አይነት ርቀት እና ስንት ናቸው. እነዚህ ሁሉ ንዝረቶች በጥብቅ የሚዘጋጁት በጠንካራ ሚዲያ ስለሆነ፣ ይህ ion የተወጠ ፎቶን በትክክል በተገለጸ መልክ ብቻ ማውጣት ይችላል። ይህ እውነታ ሌላ ያስገኛል-የወጪው ፎቶን ፖላራይዜሽን ምን እንደሚሆን ወደ ክሪስታል በገባበት አቅጣጫ ይወሰናል. ይህ ንብረት anisotropy ይባላል።
2. እሮብ - ፈሳሽ። እዚህ መልሱ በጣም የተወሳሰበ ነው, ምክንያቱም ሁለት ምክንያቶች በስራ ላይ ናቸው - የሞለኪውሎች ውስብስብነት እናመወዛወዝ (ኮንደንስ-አልባነት) የመጠን ጥንካሬ. በራሱ ውስብስብ ረጅም ኦርጋኒክ ሞለኪውሎች የተወሰነ መዋቅር አላቸው. በጣም ቀላል የሆኑት የሰልፈሪክ አሲድ ሞለኪውሎች እንኳን የተዘበራረቀ ሉላዊ ክሎት አይደሉም ፣ ግን በጣም ልዩ የሆነ የመስቀል ቅርፅ። ሌላው ነገር በተለመደው ሁኔታ ሁሉም በዘፈቀደ የተደረደሩ ናቸው. ይሁን እንጂ ሁለተኛው ምክንያት (መወዛወዝ) አነስተኛ ቁጥር ያላቸው ሞለኪውሎች በትንሽ መጠን ውስጥ እንደ ጊዜያዊ መዋቅር የሚመስሉ ሁኔታዎችን መፍጠር ይችላል. በዚህ ሁኔታ, ሁሉም ሞለኪውሎች በአንድ ላይ ይመራሉ, ወይም በአንዳንድ የተወሰኑ ማዕዘኖች አንጻራዊ ሆነው ይገኛሉ. በዚህ ጊዜ ብርሃን እንዲህ ባለው የፈሳሽ ክፍል ውስጥ ካለፈ, ከፊል ፖላራይዜሽን ያገኛል. ይህ የሙቀት መጠኑ በፈሳሽ ፖላራይዜሽን ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል ወደሚል ድምዳሜ ይመራል-የሙቀት መጠኑ ከፍ ባለ መጠን ብጥብጡ የበለጠ ከባድ እና ብዙ እንደዚህ ያሉ ቦታዎች ይፈጠራሉ። የመጨረሻው መደምደሚያ ለራስ ማደራጀት ፅንሰ-ሀሳብ ምስጋና ይድረሰው።
3. ረቡዕ - ጋዝ። ተመሳሳይ በሆነ ጋዝ ውስጥ, ፖላራይዜሽን በተለዋዋጭነት ይከሰታል. ለዚያም ነው የፀሐይ የተፈጥሮ ብርሃን, በከባቢ አየር ውስጥ የሚያልፍ, ትንሽ ፖላራይዜሽን ያገኛል. እና የሰማይ ቀለም ሰማያዊ የሆነው ለዚህ ነው-የተጨመቁ ንጥረ ነገሮች አማካኝ መጠን ሰማያዊ እና ቫዮሌት ኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች የተበታተኑ ናቸው. ነገር ግን ከጋዞች ድብልቅ ጋር እየተገናኘን ከሆነ, የፖላራይዜሽን ደረጃን ለማስላት በጣም አስቸጋሪ ነው. እነዚህ ችግሮች ብዙውን ጊዜ የሚፈቱት ጥቅጥቅ ባለ ሞለኪውላዊ የጋዝ ደመና ውስጥ ያለፈውን ኮከብ ብርሃን በሚያጠኑ የስነ ፈለክ ተመራማሪዎች ነው። ስለዚህ, የሩቅ ጋላክሲዎችን እና ስብስቦችን ማጥናት በጣም አስቸጋሪ እና አስደሳች ነው. ግንየሥነ ፈለክ ተመራማሪዎች እየተቋቋሙት ነው እና ለሰዎች አስገራሚ የጠለቀ ቦታ ፎቶዎችን እየሰጡ ነው።