Поляризация | свойство на някои видове вълни
Поляризацията (също поляризация) е свойство на някои видове вълни. Някои вълни имат движение в друга посока, както и в посоката на вълната. Във вода например вълната ще се движи по цялата повърхност, но вълната ще движи и водата нагоре-надолу по повърхността. Светлинните вълни са подобни напречни вълни, въпреки че те също са частици. Звуковите вълни нямат поляризация, тъй като са надлъжни вълни. Поляризираните слънчеви очила се възползват от тези трептения.
Светлина
Светлината, отразена от лъскави прозрачни материали, е частично или напълно поляризирана, освен когато светлината е перпендикулярна на повърхността. Поляризацията е открита за първи път през 1808 г. от математика Етиен Луи Малус. Поляризационен филтър, като например чифт поляризационни слънчеви очила, може да се използва за наблюдение на този ефект чрез завъртане на филтъра, докато се гледа през него отражението от далечна хоризонтална повърхност. При определени ъгли на завъртане отразената светлина намалява или се премахва. Поляризиращите филтри премахват светлината, поляризирана под ъгъл 90° спрямо оста на поляризация на филтъра. Ако два поляризатора се поставят един върху друг под ъгъл 90° един спрямо друг, много малко светлина може да премине и през двата.
Поляризацията чрез разсейване се наблюдава при преминаването на светлината през атмосферата. Разсеяната светлина създава яркостта и цвета на ясното небе. Тази частична поляризация на разсеяната светлина може да се използва за затъмняване на небето в снимки, като се увеличава контрастът. Този ефект се наблюдава най-лесно при залез слънце, на хоризонта под ъгъл 90° от залязващото слънце. Друг лесно забележим ефект е драстичното намаляване на яркостта на изображенията на небето и облаците, отразени от хоризонтални повърхности. Ето защо поляризиращите филтри често се използват в слънчевите очила. В поляризиращите слънчеви очила се виждат и подобни на дъга шарки, причинени от зависещи от цвета двулъчеви ефекти, например в закаленото стъкло (напр. прозорци на автомобили) или в изделия, изработени от прозрачни пластмаси. Ролята, която играе поляризацията в работата на течнокристалните дисплеи (LCD), също често е видима за притежателя на поляризиращи слънчеви очила, които могат да намалят контраста или дори да направят дисплея нечетим.
Поляризационен филтър
Поляризацията на светлината е полезна, след като тя е филтрирана. Филтърът отделя светлината с един вид поляризация от другите видове. В повечето случаи дневната светлина или светлината от електрическа крушка има смесица от поляризации (лазерите са изключение). Филтърът работи така, както се опитвате да прекарате карта за игра през гребен - само ако картата е завъртяна в правилната посока, тя ще пасне. Светлината, която е завъртяна в друга посока, ще бъде блокирана от филтъра. Дисплеите с течни кристали (LCD) използват това за блокиране на светлината, за да направят буквите или цифрите на дисплея. Очилата, които имат различни поляризационни филтри за всяко око, могат да разделят светлината, предназначена за лявото и за дясното око. Това е разпространен начин за създаване на 3D филми и 3D телевизия.
В природата понякога светлината, която се отразява от дадена повърхност, има същата поляризация - това се нарича "отблясък" от прозорец или вода. Поляризационният филтър на фотоапарата ще премахне този отблясък, за да помогне да се види през прозореца или водата (или може да увеличи отблясъка, в зависимост от това как е завъртян).
Снимката вдясно е направена през поляризиращи слънчеви очила и през задното стъкло на автомобил. Светлината от небето се отразява от предното стъкло на другия автомобил под ъгъл, което я прави предимно хоризонтално поляризирана. Задното стъкло е изработено от закалено стъкло. Напрежението от термичната обработка на стъклото променя поляризацията на преминаващата през него светлина, подобно на вълнова плоча. Без този ефект слънчевите очила биха блокирали хоризонтално поляризираната светлина, отразена от стъклото на другия автомобил. Напрежението в задното стъкло обаче променя част от хоризонтално поляризираната светлина във вертикално поляризирана светлина, която може да премине през очилата. В резултат на това се вижда правилната картина на топлинната обработка.
Влияние на поляризатора върху отражението от кални плоскости. На снимката вляво поляризаторът е завъртян така, че да предава отраженията възможно най-добре; при завъртане на поляризатора на 90° (снимката вдясно) почти цялата огледално отразена слънчева светлина се блокира.
Ефектът на поляризиращия филтър върху небето в снимка. На снимката вдясно е използван този филтър.
Поляризиращите слънчеви очила разкриват напрежението в прозореца на колата (вижте обяснението в текста).
Електромагнитни
Други електромагнитни вълни също имат поляризация, но тя може да се прояви по различни начини.
Обща поляризация: Някои вълни могат да бъдат описани с електрическо поле, перпендикулярно на посоката на вълната, и се наричат TE (напречни електрически) вълни. При други магнитното поле е перпендикулярно на посоката на вълната и те се наричат TM (напречни магнитни) вълни. Това са най-общите видове поляризация на вълните. Те могат да се нарекат и вертикално или хоризонтално поляризирани вълни. Ако и електрическото, и магнитното поле са перпендикулярни на посоката на вълната, вълната се нарича ТЕМ (напречна електромагнитна). Линейната, кръговата и елиптичната поляризация са специфични случаи на ТЕМ поляризация.
Линейната, кръговата и елиптичната поляризация са три специфични вида поляризация на ТЕМ. Те не могат да се измерват в близост до антена. Далеч от антената полетата са ТЕМ, така че те могат да се използват. Лесно е да си ги представите, ако погледнете от вълната право напред.
Линейна поляризация
Погледнато по посока на вълната, електрическото поле представлява една права линия. Ако посоката на електрическото поле остава постоянна, дори ако се допусне промяна на размера или големината му, състоянието на поляризация се нарича линейно. Това е така, защото върхът на вектора на електрическото поле проследява права линия в равнина, перпендикулярна на посоката на движение на вълната. (Подобно на разклащане на въже за скачане нагоре-надолу, като гледате въжето от единия му край. Движещото се въже ще има формата на линия).
Кръгова поляризация
Погледнато по посока на вълната, електрическото поле има формата на кръг. Ако големината на електрическото поле остава постоянна, а посоката му може да се променя, състоянието на поляризация се нарича кръгово, защото върхът на електрическото поле очертава кръг в равнина, перпендикулярна на посоката на вълната напред. По-специално, кръгът може да бъде очертан по посока на часовниковата стрелка или обратно на нея (докато вълната се отдалечава). (Това е подобно на размахването на въже за скачане, което прави формата на кръг).
Елиптична поляризация
Това е подобно на кръговата поляризация, но големината се променя при въртене, образувайки елипса.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява поляризацията?
О: Поляризацията е свойство на някои видове вълни, при което вълната има движение в друга посока, както и в посоката на вълната.
В: Кой вид вълни имат поляризация?
О: Светлинните и водните вълни имат поляризация, докато звуковите вълни нямат такава.
В: Как поляризираните слънчеви очила се възползват от тези колебания?
О: Поляризираните слънчеви очила са проектирани така, че да филтрират определени светлинни вълни, които трептят в една определена посока, което помага за намаляване на отблясъците и подобряване на видимостта.
В: Светлинните вълни частици ли са или напречни вълни?
О: Светлинните вълни са както частици, така и напречни вълни.
В: Звуковите вълни имат ли поляризация?
О: Не, звуковите вълни са надлъжни и нямат поляризация.
В: Как се движи една вълна по водата?
О: Вълната се движи по повърхността на водата, но също така кара водата да се движи нагоре и надолу по повърхността.
