• Home
  • Química
  • Astronomia
  • Energia
  • Natureza
  • Biologia
  • Física
  • Eletrônicos
  •  science >> Ciência >  >> Física
    Polarização da luz: definição, reflexão, refração e dispersão

    Você pode usar um par de óculos de sol polarizados, mas o que isso significa? Como eles são diferentes de outros tipos de óculos de sol e por que são úteis? A polarização, em termos de luz, refere-se ao processo de orientar ou filtrar as ondas de luz em uma única direção, o que afeta o que você pode ver.
    Luz como ondas eletromagnéticas

    Uma onda eletromagnética é uma onda transversal que consiste em de uma onda de campo elétrico oscilando em um plano perpendicular (em ângulo reto) a uma onda de campo magnético, ambas perpendiculares à direção do movimento.

    Como a radiação eletromagnética atua como uma onda, qualquer eletromagnética específica onda ou onda de luz terá uma frequência e comprimento de onda associados a ela. O produto do comprimento de onda e da frequência é a velocidade da onda.

    No entanto, as ondas eletromagnéticas não exigem um meio pelo qual se propagar e, portanto, podem atravessar o vácuo do espaço vazio (o que ocorre na velocidade da luz). - a velocidade mais rápida do universo).

    As ondas eletromagnéticas existem em diversas variedades, incluindo ondas de rádio, microondas, radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, raios-x e raios gama.

    Além disso, como uma onda eletromagnética é transversal com amplitude perpendicular à direção do movimento, ela pode ser polarizada - existem muitos planos possíveis perpendiculares à direção do movimento, mas uma onda polarizada terá amplitude transversal em apenas um deles. Ondas longitudinais, como as ondas sonoras, têm apenas deslocamento na direção do movimento e, portanto, não podem ser polarizadas.
    Polarização da luz

    Ondas de luz não polarizadas têm várias orientações sobrepostas. As ondas de luz têm campos elétricos e magnéticos, sempre em ângulo reto entre si - por convenção, a polarização é definida pela direção do campo elétrico. Olhando de frente, podemos ver os vetores do campo elétrico apontando em todas as direções diferentes.

    Quando a luz é passada através de um polarizador ou filtro polarizador, o filtro permite apenas a parte da luz com linhas de campo elétrico orientadas paralelamente à filtro para passar. Como resultado, a luz fica polarizada - tudo orientado na mesma direção. Isso é polarização linear.

    A luz que sai das lâmpadas ou o sol não é polarizado. As fontes mais comuns de luz polarizada são os lasers. Se dois filtros polarizadores forem mantidos em ângulo reto um com o outro na frente de uma fonte de luz incidente, toda a luz será bloqueada. Se o ângulo for menor (45 graus, por exemplo), apenas parte da luz será bloqueada.
    Os polarizadores de luz vêm em três tipos: refletivo, dicróico e birrefringente. Os polarizadores refletivos permitem apenas uma certa polarização da luz, enquanto refletem o restante; Os polarizadores dicróicos fazem o oposto, bloqueando apenas uma certa polarização da luz e permitindo a passagem de todos os outros. Na birrefringência, diferentes polarizações da luz serão refratadas em diferentes ângulos, permitindo que diferentes polarizações da luz sejam selecionadas dependendo da polarização desejada.

    Polarização da luz é como os filmes são projetados em 3D. Os óculos 3D dados aos cinéfilos têm filtros polarizadores opostos em cada lente; um filtro horizontal à esquerda e um filtro vertical à direita, por exemplo. O filme é então projetado na mesma tela a partir de dois projetores diferentes, um projetando a luz polarizada verticalmente e um projetando a luz polarizada horizontalmente. O olho esquerdo então vê uma imagem ligeiramente diferente da do olho direito, e o cérebro combina as imagens para criar uma percepção de profundidade.
    Ângulo e polarização de Brewster por reflexão

    Quando um feixe de luz é incidente em um superfície de um material, parte da luz é refletida e parte é refratada (viaja através do material). O ângulo da luz incidente necessário para que a luz refletida e a luz refratada estejam em um ângulo exato exato é chamado ângulo de Brewster.

    Quando o ângulo de incidência é igual ao ângulo de Brewster (depende das composições dos médiuns em ambos os lados da superfície) e a luz incidente não é polarizada, causará polarização linear da luz refletida. Se a luz incidente tiver uma polarização específica, específica para o material, ela será refratada apenas sem luz refletida.

    Por que isso acontece? Quando a luz incidente é temporariamente absorvida pelos átomos na superfície do material, os elétrons nos átomos do material oscilam. Como as ondas de luz são transversais, a polarização deve ser perpendicular à direção do movimento da onda. Portanto, se a polarização da onda incidente estiver na direção em que a onda refletida deve estar, a onda refletida não poderá existir.

    Se a luz incidente não for polarizada, a luz refletida será polarizada horizontalmente, paralelamente a a superfície refletora. Isso é chamado de luz s-polarizada. A luz com polarização no plano de incidência, ou o plano formado a partir da direção do movimento da luz incidente e um vetor perpendicular à superfície, é chamado de polarização p.

    Os óculos de sol polarizados usam o conceito do ângulo de Brewster para reduzir o reflexo da luz solar em superfícies horizontais. Quando o sol está baixo no céu, há muita luz polarizada no brilho refletido em superfícies como água e estradas. Óculos de sol polarizados bloqueiam a luz com essa polarização, reduzindo o brilho.
    Polarização por dispersão

    A dispersão da luz incidente nas moléculas de ar faz com que a luz seja polarizada linearmente perpendicular ao plano de incidência. As moléculas de ar carregam sua própria pequena oscilação em uma direção, conhecida como momento dipolar, e irradiam energia perpendicular à linha dessa oscilação. Portanto, se o momento dipolar de uma molécula oscila para frente e para trás no eixo y
    , a luz não polarizada incidente se espalhará na direção x
    , polarizada no y < direção br> (paralela ao dipolo).

    Se o comprimento de onda da luz incidente for comparável ao tamanho das moléculas, isso é chamado de espalhamento de Rayleigh. A dispersão de Rayleigh é responsável pela cor do céu, seja o azul profundo de um dia bonito ou o vermelho profundo de um pôr do sol; as cores mudam dependendo do ângulo de incidência da luz solar na atmosfera.
    Polarização por refração

    A polarização também pode ocorrer pela refração ou pela curvatura da luz à medida que passa de um meio para outro. Na maioria das vezes, a polarização ocorre perpendicular à superfície.

    Quando o índice de refração de um material depende da direção do incidente e da polarização da luz, é chamado de birrefringente. Em materiais birrefringentes, um raio incidente de luz é dividido por polarização em dois raios dentro do material, que percorrem caminhos ligeiramente diferentes.

    Alguns cientistas suspeitam que um tipo de cristal birrefringente chamado "calcita" possa ter sido usado por os vikings como auxílio à navegação, pois suas propriedades de polarização refrativa poderiam ser usadas para localizar o sol em um dia nublado, ou mesmo abaixo do horizonte.
    Polarização circular

    Polarização circular é um estado de polarização no qual o A direção do campo elétrico gira circularmente com o tempo a uma taxa constante em um plano perpendicular à direção de propagação. Isso pode ser imaginado como o vetor do campo elétrico desenhando uma hélice em torno do eixo de propagação à medida que a onda se propaga. (Também é possível a polarização elíptica, na qual a hélice é levemente comprimida em uma dimensão.)

    Se, enquanto olha na direção da fonte de luz, o vetor do campo elétrico parece estar girando no sentido anti-horário, a luz é chamado polarizado circularmente à direita. Se o vetor parece estar girando no sentido horário, a luz é chamada polarizada circularmente à esquerda.

    A polarização circular é criada por duas ondas de luz polarizadas linearmente, polarizadas perpendiculares entre si e cada uma propagando 90 graus fora de fase. A polarização elíptica ocorre quando uma dessas ondas de luz tem uma amplitude menor que a outra, criando uma elipse em vez de um círculo.

    © Ciência http://pt.scienceaq.com