Polarizācija

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search

Polarizācijas parādība ir novērojama tikai šķērsviļņiem. Elektromagnētiskie viļņi ir šķērsviļņi, tādēļ gaismas staru var polarizēt.

Vilnis ir polarizēts, ja tā svārstības notiek vienā stingri noteiktā plaknē. Saskaņa ar gaismas kvantu teoriju gaismai ir diskrēts,daļiņu plūsmas raksturs. Katru gaismas daļiņu- fotonu-var iedomāties kā atsevišķu elektromagnētisko vilni. Elektromagnētiskajā viļņi elektriskā un magnētiskā lauka svārstību plaknes ir savstarpēji perpendikulāras. Vilnim izplatoties, to perpendikularitāte saglabājas. Elektriskā lauka svārstību plakni sauc par svārstību plakni, bet magnētiskā lauka svārstību plakni- par polarizācijas plakni.

Katram fotonam ir sava svārstību plakne. Tādēļ gaismas starā, kas sastāv no daudziem fotoniem, visi iespējamie svārstību plakņu un līdz ar,to arī polarizācijas plakņu stāvokļi ir vienādi iespējami. Dabiskāss gaismas jeb nepolarizētas gaismas svārstību virziens nepārtraukti mainās. Ja polarizē gaismu,t.i., izdala no stara tikai tos viļņus, kuriem ir kopēja polarizācijas plakne, piemēram, vertikālā plakne, tad iegūst gaismu, ko sauc par polarizētu gaismu. Ja gaismas starā viens polarizācijas plaknes stāvoklis ir sastopams vairāk, tad tādu staru sauc par daļēji polarizētu staru.

Lai no dabiskās gaismas iegūtu polarizētu gaismu, izmanto gaismas laušanas un atstarošanas parādības. Gaismai krītot uz dielektriska spoguļa, piemēram, ūdens virsmas, un veidojot tādu krišanas leņķi, ka tg α=n, kur n- dielektriķa laušanas koeficients, atstarotais stars ir gandrīz pilnīgi polarizēts.[1]

Dielektriķu polarizēšanās[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Dielektriķos ir relatīvi maz brīvo lādiņnesēju. Atšķirībā no vaditāja elektroni dielektriķī ir saistīti atomos vai molekulās un ārēja elektriskā lauka iedarbībā nevar brīvi pārvietoties. Taču molekulās pozitīvie un negatīvie lādiņi var būt nobīdīti viens attiecībā pret otru un veidot elektriskos dipolus. Šādas molekulas sauc par polārām molekulām. Tādas, piemēram, ir ūdens, kā arī daudzu citu šķidrumu molekulas. Dielektriķi ievietojot elektriskajā laukā, dipoli pēc iespējas orientējas lauka intensitātes līniju virzienā. Tādēļ uz dielektriķa virsmām inducējas pretēju zimju lādiņi, kas dielektriķa iekšienē rada ārējam laukam pretēji vērstu elektrisko lauku, un rezultējošā lauka intensitāte dielektriķī reizes samazinās. Molekulu siltumkustība traucē elektrisko dipolu orientēšanos lauka virzienā, tādēļ polāro dielektriķu relatīvā dielektriskā caurlaidība ir atkarīga no temperatūras. Paaugstinoties temperatūrai, rezultējošā lauka intensitāte dielektriķī samazinās.

Cits polarizēšanās mehānisms ir indukcijas polarizācija. Kamēr nav ārējā lauka, molekulās pozitīvā lādiņa un negatīvā lādiņa centri sakrīt. Ārējais lauks pozitīvos un negatīvos lādiņus nobīda pretējos virzienos un veido elektriskos dipolus. Vielas iekšienē pretēju zīmju lādiņi kompensējas, bet dielektriķa virsma, uz kuras tas nav iespējams , elektriski uzlādējas. Tā polarizējas daudzu gāzu molekulas, piemēram, H2, He2. Lādiņi, kas uzkrājas uz dielektriķu virsmām polarizēšanās procesos, nav brīvi lādiņnesēji, jo tie saistīti vielas atomos un molekulās. Dažkārt šos lādiņus sauc arī par polarizācijas lādiņiem.[2]


Cilvēka acs nespēj atšķirt polarizētu gaismu no nepolarizētas gaismas. Lai noskaidrotu, vai gaisma ir polarizēta, izmanto sistēmu, kas sastāv no diviem polarizatoriem. viena polarizatora uzdevums ir polarizēt gaismu un otra- pārbaudīt, vai tā ir polarizēta, tādēļ to sauc par analizatoru. Ja gaismas ceļā novieto vispirms polarizatoru un aiz tā analizatoru, kuru griež ap gaismas staru kā ap asi, tad zināmā analizatora stāvoklī cauri izgājušam gaismas staram ir maksimālā intensitāte. Turpinot griešanu, tā pakāpeniski samazinās, bet pagriežot par leņķi п/2, gaismas stars pilnīgi izzūd. Pēc tam tā intensitāte pakāpeniski pieaug un, sasniedzot leņķi п, kļūst atkal maksimāla. Gaismas stara intensitāte ir maksimāla, ja polarizatora un analizatora plaknes sakrīt, bet minimāla- kad tās ir perpendikulāras. Tas arī pierāda, ka gaismas viļņi ir šķērsviļņi un ka polarizators un analizators darbojas tāpat kā šķēršļi mehānisko šķērsviļņu ceļā.

Polarizāciju plaši izmanto zinātnē un tehnikā. Dažas vielas spēj pagriezt caurejošas gaismas polarizācijas plakni. Tās sauc par optiski aktīvām vielām. Šādām vielām pēc plaknes pagriešanās leņķa var noteikt to koncentrāciju. Polarizāciju izmanto, lai atšķirtu caurspīdīgas optiski aktīvas vielas vienu no otras.[3]

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. FIZIKA AUGSTSKOLU REFLEKTANTIEM. Rīga : ZVAIGZNE. 1993. 238,239. lpp. Kopā ar |first1= jālieto |last1= Authors list
  2. FIZIKAS rokasgrāmata. Rīgā : ZVAIGZNE. 1988. 179–180. lpp. Kopā ar |first1= jālieto |last1= Authors list
  3. FIZIKA AUGSTSKOLU REFLEKTANTIEM. RĪGĀ : ZVAIGZNE. 1993. 239,240. lpp. Kopā ar |first1= jālieto |last1= Authors list