Polarizzazione della luce: la sua essenza e il suo ruolo nella natura

Molte persone considerano la polarizzazione della luce un fenomeno fenomenale, che è diffuso e utilizzato nella tecnologia e quasi mai si verifica nella vita di tutti i giorni. In realtà, questa affermazione non è del tutto corretta, come è stato dimostrato in un articolo del fisico olandese G. Kennen.

Concetto generale

Da un punto di vista scientifico, la polarizzazione della luce è l'orientamento nello spazio delle oscillazioni della luce che sono perpendicolari alla direzione del moto ondoso. Il raggio di luce consiste in un insieme di elementi semplici chiamati quanti. La direzione delle loro fluttuazioni può essere molto varia. Nel caso in cui i quanti differiscono per l'orientamento identico, il flusso luminoso viene chiamato polarizzato. A seconda della proporzione di tali particelle in una determinata radiazione, il grado di polarizzazione cambia.

filtri

Esistono numerosi filtri che possono trasmettere solo raggi con un orientamento specifico. Se li guardi polarizzati flusso luminoso e contemporaneamente ruotare, la luminosità cambierà. Nel caso in cui la polarizzazione della luce coinciderà con la direzione della trasmissione, diventerà massima, e con piena discrepanza - minima. È possibile acquistare tali filtri in negozi regolari specializzati nella vendita di attrezzature fotografiche. Quando li guardi nel cielo limpido, a condizione che il Sole sia sul lato, a un certo punto durante il turno vedrai una striscia di colore nero. È la prova che le onde luminose che emanano da questa parte del cielo sono polarizzate.

La figura di Gaidinger

Un tempo, un noto fisico dell'URSS S. I. Vavilov ha condotto una ricerca, i cui risultati hanno avanzato una teoria interessante. Secondo lei, la polarizzazione della luce è visibile senza alcun dispositivo di assistenza a circa una quarta persona sul pianeta. Inoltre, la maggior parte di queste persone non è nemmeno a conoscenza della presenza di tale caratteristica nella propria visione. Quando si guarda lo stesso cielo blu al centro del proprio campo visivo appare una striscia gialla appena percettibile con estremità leggermente arrotondate. Ci sono anche pallidi punti bluastri nel mezzo e sui bordi. Quando si ruota il piano di polarizzazione, anche la striscia ruota, perché rispetto alla direzione delle oscillazioni della luce, è sempre perpendicolare. Nella scienza, questo fenomeno è noto come la figura di Gaidinger. Prende il nome dal fisico tedesco che lo scoprì nel 1845. Se mai lo notate, è possibile sviluppare la capacità di vedere questo punto. Va notato che quando si utilizza un filtro di luce blu o verde, la figura di Gaidinger è chiaramente visibile.

Esempi di polarizzazione della luce e come eliminarlo

La polarizzazione della luce, la cui fonte è un cielo limpido, è solo l'esempio più semplice e più utilizzato di questo fenomeno. Altri casi abbastanza comuni possono essere chiamati abbagliamenti, che si trovano sulle finestre di vetro e sulla superficie dell'acqua. Se necessario, possono essere eliminati con l'aiuto di speciali filtri polaroid, che sono più spesso utilizzati dai fotografi. Diventano insostituibili se è necessario catturare dipinti o esposizioni di musei in una foto. Il principio del loro funzionamento si basa sul fatto che ogni luce riflessa, a seconda dell'angolo della sua incidenza, ha un certo grado di polarizzazione. Quindi, guardando il flare, puoi facilmente trovare l'angolo del filtro a cui verrà soppresso, fino alla completa scomparsa. Lo stesso principio è seguito dai produttori di occhiali da sole di alta qualità. A causa dell'uso di filtri polaroid nel loro vetro, è possibile rimuovere i riflessi che emanano dalla superficie di una strada bagnata o della superficie del mare.

La legge di Umov

C'è una luce diffusa dal cielo luce del sole che hanno subito numerosi riflessi da molecole d'aria, e anche ripetutamente rotto in cristalli di ghiaccio o gocce d'acqua. Allo stesso tempo, il processo di polarizzazione è caratteristico non solo per la riflessione direzionale (ad esempio, dall'acqua), ma anche per la diffusione. Nel 1905, fu dimostrato che più la superficie oscura da cui viene riflessa l'onda luminosa, maggiore è il grado di polarizzazione. Passò alla storia come la legge di Umov, dal nome di un fisico che riuscì a dimostrare questa dipendenza. Se lo consideriamo su un esempio elementare con una strada asfaltata, si scopre che allo stato umido è più polarizzato che in forma secca.

Applicazione storia

Nonostante il fatto che per la prima volta il fenomeno della polarizzazione fu scoperto nel 1871, gli scienziati riuscirono a spiegarlo in dettaglio solo verso la metà del secolo scorso. Ad ogni modo, ci sono informazioni storiche che sono state usate dai marittimi per la navigazione più di mille anni fa. Nella maggior parte dei casi, il sole era la principale linea guida per loro. Tuttavia, con tempo nuvoloso, hanno usato la cosiddetta pietra solare. Ci sono tutte le ragioni per supporre che fosse una specie di minerale trasparente con proprietà di polarizzazione. La linea guida era una striscia più scura che appariva nel cielo. Per provare l'ipotesi degli storici e l'efficacia di questo tipo di navigazione, un pilota norvegese ha pilotato un piccolo aereo dal suo paese natale in Groenlandia, usando solo un cristallo di cordierite, un minerale con caratteristiche simili a una pietra solare, come linea guida.

Polarizzazione e insetti

La polarizzazione della luce è visibile a molti insetti. Ciò è particolarmente vero per le api e le formiche, che, a causa di questa particolarità, possono essere orientate sul terreno in condizioni di tempo nuvoloso e tornare ai loro habitat senza difficoltà. Questa capacità è ottenuta grazie alla struttura del sistema visivo. Mentre negli occhi di un uomo e di qualsiasi altro animale mammifero, le molecole sensibili alla luce si trovano casualmente, negli insetti sono orientate nella stessa direzione e giacciono in file ordinate.

Polarizzazione di alcuni fenomeni ottici e oggetti celesti

Gli effetti di polarizzazione sono anche caratteristici di fenomeni naturali così interessanti come aloni (archi luminosi, che occasionalmente appaiono intorno al sole o alla luna), arcobaleni e certi tipi di aurora boreale Ciò è dovuto al fatto che in tutti questi casi la luce viene riflessa e rifratta contemporaneamente. In altre parole, se si ruota il filtro e si guarda attraverso l'arcobaleno, in un dato momento diventerà quasi invisibile. Per quanto riguarda la polarizzazione di alcuni corpi astronomici, la nebulosa del granchio, che si osserva nella costellazione del Toro, ne divenne l'esempio più eclatante. Il fatto è che la luce emessa da esso emessa durante la decelerazione degli elettroni che volano rapidamente dal campo magnetico.

Polarizzazione circolare

Alcune delle specie di coleotteri, i cui dorsi hanno una lucentezza metallica, sono in grado di riflettere i raggi e orientarli in un cerchio. Questo fenomeno è chiamato - la polarizzazione circolare della luce. Se guardi attraverso il bagliore metallico del filtro dal retro di questi insetti, puoi vedere che è sempre girato a sinistra. Fino ad oggi, gli scienziati non sono stati in grado di spiegare quale sia il significato biologico di questo fenomeno.