आज हम प्रकाश की तरंग प्रकृति और इस तथ्य से जुड़ी "ध्रुवीकरण की डिग्री" के सार को प्रकट करेंगे।
देखने और प्रकाश करने की क्षमता
प्रकाश की प्रकृति और संबद्ध क्षमताचिंतित मानव मन को लंबे समय तक देखना। प्राचीन यूनानी, दृष्टि को समझाने की कोशिश कर रहे थे: या तो आंख कुछ "किरणों" का उत्सर्जन करती है जो आस-पास की वस्तुओं को "महसूस" करती हैं और इस तरह उनके रूप और आकार के व्यक्ति को सूचित करती हैं, या चीजें खुद कुछ ऐसा उत्सर्जित करती हैं कि लोग पकड़ लेते हैं और जज करते हैं कि कैसे सब कुछ काम करता है ... सत्य से दूर होने के सिद्धांत: जीवित प्राणी परिलक्षित प्रकाश के माध्यम से देखते हैं। इस तथ्य को महसूस करने से लेकर कि ध्रुवीकरण की डिग्री क्या है, इसकी गणना करने में सक्षम होने के लिए, केवल एक चरण बचा था - यह समझने के लिए कि प्रकाश एक लहर है।
प्रकाश एक तरंग है
प्रकाश के एक अधिक विस्तृत अध्ययन से पता चला:हस्तक्षेप के अभाव में, यह एक सीधी रेखा में फैलता है और कहीं भी मुड़ता नहीं है। यदि बीम के मार्ग में एक अपारदर्शी बाधा खड़ी होती है, तो छाया बनते हैं, और जहां प्रकाश स्वयं जाता है, लोगों को कोई दिलचस्पी नहीं थी। लेकिन जैसे ही विकिरण एक पारदर्शी माध्यम से टकराया, आश्चर्यजनक चीजें हुईं: बीम ने प्रसार की अपनी दिशा बदल दी और मंद हो गया। 1678 में एच। ह्यूजेंस ने सुझाव दिया कि यह एक ही तथ्य से समझाया जा सकता है: प्रकाश एक लहर है। वैज्ञानिक ने ह्यूजेंस सिद्धांत का गठन किया, जिसे बाद में फ्रेस्नेल द्वारा पूरक किया गया था। इसके लिए धन्यवाद, आज लोग ध्रुवीकरण की डिग्री निर्धारित करना जानते हैं।
ह्यूजेंस-फ्रेस्नेल सिद्धांत
इस सिद्धांत के अनुसार, पर्यावरण का कोई भी बिंदुजो लहर सामने पहुंच गई है, सुसंगत विकिरण का एक माध्यमिक स्रोत है, और इन बिंदुओं के सभी मोर्चों का लिफाफा समय में अगले क्षण लहर सामने के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार, यदि प्रकाश बिना किसी व्यवधान के फैलता है, तो प्रत्येक अगले क्षण तरंग मोर्चा पिछले वाले के समान होगा। लेकिन जैसे ही बीम एक बाधा का सामना करता है, एक और कारक खेल में आता है: भिन्न वातावरण में, प्रकाश विभिन्न गति से फैलता है। इस प्रकार, फोटॉन जो पहले दूसरे माध्यम से प्राप्त करने में कामयाब रहा, वह बीम से अंतिम फोटॉन की तुलना में तेजी से इसका प्रचार करेगा। नतीजतन, लहर सामने झुकाव होगा। अब तक, ध्रुवीकरण की डिग्री का इससे कोई लेना-देना नहीं है, लेकिन इस घटना को पूरी तरह से समझना आवश्यक है।
प्रक्रिया का समय
यह अलग से कहा जाना चाहिए कि ये सभी परिवर्तन हैंअविश्वसनीय रूप से तेजी से होता है। एक वैक्यूम में प्रकाश की गति तीन सौ हजार किलोमीटर प्रति सेकंड है। कोई भी माध्यम प्रकाश को धीमा कर देता है, लेकिन ज्यादा नहीं। एक मोर्चे से दूसरे माध्यम (उदाहरण के लिए, हवा से पानी तक) से गुजरने के लिए तरंग के मोर्चे को विकृत करने में लगने वाला समय बेहद कम है। मानव आंख इस पर ध्यान नहीं दे सकती है, और कुछ डिवाइस ऐसी छोटी प्रक्रियाओं को रिकॉर्ड करने में सक्षम हैं। तो यह पूरी तरह से सैद्धांतिक रूप से घटना को समझने के लायक है। अब, पूरी तरह से पता है कि विकिरण क्या है, पाठक यह समझना चाहेंगे कि प्रकाश के ध्रुवीकरण की डिग्री कैसे खोजें? उसकी उम्मीदों को धोखा न दें।
प्रकाश ध्रुवीकरण
हमने पहले ही ऊपर उल्लेख किया है कि विभिन्न मीडिया फोटॉनों मेंरोशनी की गति अलग है। चूँकि प्रकाश एक अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग है (यह माध्यम का मोटा और दुर्लभ नहीं है), इसकी मुख्य विधि है:
- वेव वेक्टर;
- आयाम (एक वेक्टर मात्रा भी)।
पहला लक्षण बताता है कि कहां हैप्रकाश की एक किरण को निर्देशित किया जाता है, और एक ध्रुवीकरण वेक्टर उत्पन्न होता है, अर्थात विद्युत क्षेत्र की शक्ति वेक्टर किस दिशा में निर्देशित होती है। यह वेव वेक्टर के चारों ओर घूमने में सक्षम बनाता है। प्राकृतिक प्रकाश, जैसे कि सूरज द्वारा उत्सर्जित, ध्रुवीकृत नहीं है। समान दिशाओं में सभी दिशाओं में दोलन फैलते हैं, कोई चुनी हुई दिशा या आकृति नहीं होती है जिसके साथ तरंग वेक्टर दोलन का अंत होता है।
ध्रुवीकृत प्रकाश के प्रकार
ध्रुवीकरण की डिग्री के लिए सूत्र की गणना करने और गणना करने के तरीके सीखने से पहले, यह समझने योग्य है कि ध्रुवीकृत प्रकाश के प्रकार क्या हैं।
- अण्डाकार ध्रुवीकरण। इस तरह के प्रकाश की तरंग वेक्टर का अंत एक दीर्घवृत्त का वर्णन करता है।
- रैखिक ध्रुवीकरण। यह पहले विकल्प का एक विशेष मामला है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि चित्र एक दिशा में है।
- परिपत्र ध्रुवीकरण। दूसरे तरीके से इसे वृत्ताकार भी कहते हैं।
किसी भी प्राकृतिक प्रकाश के रूप में सोचा जा सकता हैदो परस्पर लंबित ध्रुवीकृत तत्वों का योग। यह याद रखना चाहिए कि दो लंबवत ध्रुवीकृत तरंगें आपस में नहीं मिलतीं। उनका हस्तक्षेप असंभव है, क्योंकि आयामों की बातचीत के दृष्टिकोण से, वे एक-दूसरे के लिए मौजूद नहीं लगते हैं। जब वे मिलते हैं, तो वे बिना बदले ही चले जाते हैं।
आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश
ध्रुवीकरण प्रभाव का अनुप्रयोग बहुत बड़ा है।किसी वस्तु पर प्राकृतिक प्रकाश को निर्देशित करके, और आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश प्राप्त करके, वैज्ञानिक सतह के गुणों का न्याय कर सकते हैं। लेकिन आप आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश के ध्रुवीकरण की डिग्री कैसे निर्धारित करते हैं?
एक सूत्र है N.A. उमोवा:
पी = (आईगली-मैंभाप) / (मैंगली+ मैंभाप), जहां मैंगली ध्रुवीय या परावर्तक सतह के विमान की दिशा में प्रकाश की तीव्रता है, और मैंभाप - समानांतर। P का मान 0 से मान (किसी भी ध्रुवीकरण के प्राकृतिक प्रकाश से रहित) से 1 (विमान-ध्रुवीकृत विकिरण के लिए) ले सकता है।
क्या प्राकृतिक प्रकाश का ध्रुवीकरण किया जा सकता है?
पहली नज़र में सवाल अजीब है।आखिरकार, विकिरण जिसमें कोई चयनित दिशा नहीं होती है, आमतौर पर प्राकृतिक कहा जाता है। हालांकि, पृथ्वी की सतह के निवासियों के लिए, यह एक सन्निकटन है। सूरज विभिन्न लंबाई के विद्युत चुम्बकीय तरंगों की एक धारा को बंद कर देता है। यह विकिरण ध्रुवीकृत नहीं है। लेकिन वातावरण की एक मोटी परत से गुजरते हुए, विकिरण नगण्य ध्रुवीकरण प्राप्त करता है। तो प्राकृतिक प्रकाश के ध्रुवीकरण की डिग्री आम तौर पर शून्य नहीं है। लेकिन परिमाण इतना छोटा है कि यह अक्सर उपेक्षित होता है। यह केवल सटीक खगोलीय गणना के मामले में ध्यान में रखा जाता है, जहां थोड़ी सी भी त्रुटि स्टार या हमारी प्रणाली से दूरी जोड़ सकती है।
प्रकाश ध्रुवीकृत क्यों होता है?
ऊपर, हमने अक्सर कहा कि असंतोषजनक वातावरण मेंफोटॉन अलग तरह से व्यवहार करते हैं। लेकिन उन्होंने इसका उल्लेख क्यों नहीं किया। इसका उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि हम किस तरह के वातावरण की बात कर रहे हैं, दूसरे शब्दों में, एकत्रीकरण किस अवस्था में है।
- बुधवार सख्त के साथ एक क्रिस्टलीय शरीर हैआवधिक संरचना। आमतौर पर इस तरह के पदार्थ की संरचना को निश्चित गेंदों - आयनों के साथ एक जाली के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। लेकिन सामान्य तौर पर, यह पूरी तरह से सही नहीं है। ऐसा अनुमान अक्सर न्यायसंगत होता है, लेकिन एक क्रिस्टल और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीच बातचीत के मामले में नहीं। वास्तव में, प्रत्येक आयन अपने संतुलन की स्थिति के बारे में दोलन करता है, न कि अराजक रूप से, लेकिन उसके अनुसार पड़ोसी क्या है, किस दूरी पर और कितने हैं। चूंकि ये सभी कंपन कठोर माध्यम द्वारा सख्ती से प्रोग्राम किए जाते हैं, यह आयन केवल एक सख्ती से परिभाषित आकार में अवशोषित फोटॉन को उत्सर्जित करने में सक्षम है। यह तथ्य दूसरे को जन्म देता है: आउटगोइंग फोटॉन का ध्रुवीकरण क्या होगा यह उस दिशा पर निर्भर करता है जिसमें उसने क्रिस्टल में प्रवेश किया था। इसे संपत्ति अनिसोट्रॉपी कहा जाता है।
- बुधवार का दिन तरल है।यहां उत्तर अधिक जटिल है, क्योंकि काम पर दो कारक हैं - अणुओं की जटिलता और घनत्व के उतार-चढ़ाव (मोटा होना-रेयरफ़ेक्शन)। अपने आप से, जटिल लंबे कार्बनिक अणुओं की एक विशिष्ट संरचना होती है। यहां तक कि सबसे सरल सल्फ्यूरिक एसिड अणु एक अराजक गोलाकार गांठ नहीं है, लेकिन एक बहुत ही विशिष्ट क्रूसिफ़ॉर्म आकार है। एक और बात यह है कि वे सभी सामान्य परिस्थितियों में स्थित हैं। हालांकि, दूसरा कारक (उतार-चढ़ाव) ऐसी स्थिति पैदा करने में सक्षम है, जिसके तहत एक छोटी मात्रा में अणुओं की एक छोटी संख्या एक अस्थायी संरचना की तरह बनती है। इस मामले में, या तो सभी अणु सह-निर्देशित होंगे, या वे कुछ विशिष्ट कोणों पर एक दूसरे के सापेक्ष स्थित होंगे। यदि इस समय प्रकाश तरल के ऐसे भाग से गुजरता है, तो यह आंशिक ध्रुवीकरण प्राप्त करेगा। इस से यह निम्नानुसार है कि तापमान तरल के ध्रुवीकरण को दृढ़ता से प्रभावित करता है: तापमान जितना अधिक होगा, उतनी ही अधिक गंभीर अशांति होगी, और इस तरह के क्षेत्रों का गठन होगा। स्व-संगठन के सिद्धांत के लिए बाद का निष्कर्ष मौजूद है।
- बुधवार - गैस।एक सजातीय गैस के मामले में, उतार-चढ़ाव के कारण ध्रुवीकरण होता है। इसीलिए वायुमंडल से गुजरते हुए सूर्य की प्राकृतिक रोशनी एक छोटे से ध्रुवीकरण को प्राप्त करती है। और यही कारण है कि आकाश का रंग नीला है: संकुचित तत्वों का औसत आकार ऐसा है कि नीला और बैंगनी विद्युत चुम्बकीय विकिरण बिखरा हुआ है। लेकिन अगर हम गैसों के मिश्रण से निपट रहे हैं, तो ध्रुवीकरण की डिग्री की गणना करना अधिक कठिन है। इन समस्याओं को अक्सर खगोलविदों द्वारा हल किया जाता है जो गैस के घने आणविक बादल से गुजरने वाले एक तारे के प्रकाश का अध्ययन करते हैं। यही कारण है कि दूर की आकाशगंगाओं और समूहों का अध्ययन करना इतना कठिन और दिलचस्प है। लेकिन खगोलविद ऐसा करते हैं और लोगों को गहरे अंतरिक्ष में अद्भुत तस्वीरें देते हैं।
