Багато людей вважають світлову поляризацію феноменальним явищем, яке має широке поширення і застосування в техніці і практично ніколи не зустрічається в повсякденному житті. Насправді таке твердження є не зовсім коректним, що було доведено в статті нідерландського фізика Г. Кеннена.
загальне поняття
З наукової точки зору, поляризація світла - це орієнтованість в просторі світлових коливань, що є перпендикулярними щодо напрямку руху хвилі. Світловий промінь складається з безлічі простих елементів, які називаються квантами. Напрямок їх коливань може бути найрізноманітнішим. У тому випадку, коли кванти відрізняються ідентичною орієнтацією, світловий потік називається поляризованим. Залежно від частки таких частинок в тому чи іншому випромінюванні змінюється ступінь поляризації.
фільтри
Існує ряд фільтрів, які здатні пропускати лише промені з певною орієнтацією. Якщо дивитися через них на поляризований світловий потік і одночасно повертати, буде змінюватися яскравість. У тому випадку, коли поляризація світла буде збігатися з напрямком пропускання, вона стане максимальною, а при повному розходженні - мінімальної. Придбати такі фільтри можна в звичайних магазинах, що спеціалізуються на продажу фототехніки. При погляді через них на чисте небо, за умови що Сонце знаходиться збоку, в певний момент під час повертання стане видно смуга чорного кольору. Вона є доказом того, що виходять від цієї ділянки неба світлові хвилі є поляризованими.
фігура Гайдінгера
Свого часу, відомий фізик з СРСР С. І. Вавилов провів дослідження, за результатами яких висунув цікаву теорію. Відповідно до неї, поляризація світла видно без будь-яких допоміжних пристроїв приблизно кожному четвертому людині на планеті. При цьому більшість з цих людей навіть не підозрюють про наявність такої особливості у власного зору. При погляді на той же блакитне небо в центрі їх поля зору з`являється ледь помітна жовта смужка зі злегка закругленими кінцями. Посередині і на краях також є бліді цятки блакитного кольору. При поверненні площини поляризації смуга також повертається, адже щодо направлення світлових коливань вона завжди є перпендикулярній. У науці це явище відоме як фігура Гайдінгера. Вона названа на честь німецького фізика, який відкрив її в 1845 році. Якщо хоч раз її помітити, здатність бачити це плямочка можна розвивати. Слід зазначити, що при використанні синього або зеленого світлофільтру фігура Гайдінгера видно досить чітко.
Приклади поляризації світла і спосіб її усунення
Поляризація світла, джерелом якого є чисте небо, - це лише найпростіший і широко використовується приклад цього явища. Іншими досить поширеними випадками можна назвати відблиски, що лежать на скляних вітринах і поверхні води. При необхідності усунути їх можна за допомогою спеціальних поляроїдних фільтрів, якими найчастіше користуються фотографи. Вони стають незамінними, якщо потрібно відобразити на фото будь-які захищені склом картини або музейні експонати. Принцип їх дії заснований на тому факті, що будь-який відбите світло в залежності від кута свого падіння має ту чи іншу ступінь поляризації. Таким чином, при погляді на відблиск можна без зусиль підібрати такий кут розташування фільтра, при якому він буде пригнічений, аж до повного зникнення. Аналогічної принципу дотримуються виробники якісних протисонячних очок. Завдяки використанню в їх склі поляроїдних фільтрів можна прибрати заважають відблиски, які виходять від поверхні мокрого шосе або морської поверхні.
закон Умова
Будь-розсіяне світло з неба є сонячні промені, які зазнали численні відображення від молекул повітря, а також не раз переломилися в крижаних кристалах або краплях води. Разом з цим, процес поляризації характерний не тільки для спрямованого відображення (наприклад, від води), але і для дифузного. У 1905 році було доведено, що чим темніше поверхню, від якої відбивається світлова хвиля, тим більшою є ступінь поляризації. В історію ця увійшло, як закон Умова, названий на честь фізика, якому вдалося довести цю залежність. Якщо розглянути її на елементарному прикладі з асфальтовим шосе, то виходить, що у вологому стані воно є більш поляризованим, ніж в сухому вигляді.
Застосування в історії
Незважаючи на те що вперше явище поляризації було відкрито в 1871 році вченим вдалося детально його пояснити лише в середині минулого століття. Як би там не було, є історичні відомості, що воно використовувалося вікінгами-моряками для навігації більше однієї тисячі років тому. У більшості випадків головним орієнтиром для них служило сонце. Однак в хмарну погоду вони користувалися так званим сонячним каменем. Є всі підстави припускати, що він був якийсь прозорий мінерал, що мав поляризаційні властивості. Орієнтиром при цьому була з`являється на небі більш темна смуга. Щоб довести припущення істориків і дієвість такого роду навігації, деякий час тому норвезький льотчик здійснив політ на невеликому літаку з рідної країни до Гренландії, використовуючи у вигляді орієнтиру лише кристал кордиерита - мінералу з аналогічними сонячного каменю характеристиками.
Поляризація і комахи
Поляризація світла видно багатьом комахою. Особливо це стосується бджіл і мурах, які в хмарну погоду завдяки такій своїй особливості можуть орієнтуватися на місцевості і без праці повертатися в місця проживання. Така здатність досягається за рахунок будови зорової системи. У той час як в оці людини і будь-якого іншого ссавця тварини світлочутливі молекули розташовуються безладно, у комах вони орієнтовані в одному напрямку і лежать в акуратних рядах.
Поляризація деяких оптичних явищ і небесних об`єктів
Поляризаційні ефекти характерні і для таких цікавих природних явищ, як гало (світяться дуги, які час від часу з`являються навколо сонця або місяця), веселка і окремі види полярного сяйва. Це пов`язано з тим, що у всіх зазначених випадках одночасно відбувається віддзеркалення світла і його заломлення. Іншими словами, якщо обертати фільтр і дивитися крізь нього на веселку, в певний момент вона стане практично невидимою. Що стосується поляризації деяких астрономічних тіл, то найяскравішим її прикладом стала крабовидная туманність, яка спостерігається в сузір`ї Тельця. Справа в тому, що випускаються нею світлові випромінювання виникають під час гальмування магнітним полем стрімко летять електронів.
кругова поляризація
Деякі з різновидів жуків, спинки яких мають металевим блиском, здатні відображати промені і направляти їх по колу. Це явище так і називається - кругова поляризація світла. Якщо розглянути через фільтр металевий відблиск від спинок цих комах, то можна побачити, що він завжди закручений в ліву сторону. До нашого часу вченим так і не вдалося пояснити, в чому полягає біологічний сенс даного явища.
