Bugun biz yorugʻlikning toʻlqin tabiati va shu fakt bilan bogʻliq boʻlgan “qutblanish darajasi” hodisasining mohiyatini ochib beramiz.
Ko'rish va yorug'lik qobiliyati
Yorug'likning tabiati va u bilan bog'liq bo'lgan ko'rish qobiliyati inson ongini uzoq vaqtdan beri tashvishga solib kelgan. Qadimgi yunonlar ko'rishni tushuntirishga harakat qilib, shunday deb taxmin qilishgan: yo ko'z atrofdagi narsalarni "sezadigan" ma'lum "nurlar" chiqaradi va shu bilan odamga ularning tashqi ko'rinishi va shakli haqida xabar beradi yoki narsalarning o'zi odamlar ushlab turadigan narsalarni chiqaradi va hamma narsa qanday sodir bo'lishini baholaydi. ishlaydi. Nazariyalar haqiqatdan uzoq bo'lib chiqdi: tirik mavjudotlar aks ettirilgan yorug'lik tufayli ko'rishadi. Bu haqiqatni anglab yetib, qutblanish darajasi qanday ekanligini hisoblab chiqishgacha bir qadam qoldi – yorug‘lik to‘lqin ekanligini tushunish.
Nur - bu to'lqin
Nurni batafsilroq oʻrganish natijasida maʼlum boʻldiki, interferensiya boʻlmaganda u toʻgʻri chiziq boʻylab tarqaladi va hech qayoqqa burilmaydi. Agar nurning yo'lida shaffof bo'lmagan to'siq tushsa, unda soyalar paydo bo'ladi va yorug'likning o'zi qayerga borishi odamlarni qiziqtirmaydi. Ammo radiatsiya shaffof muhit bilan to'qnashishi bilan hayratlanarli narsalar yuz berdi: nur yo'nalishini o'zgartirdi.yoyilgan va xiralashgan. 1678 yilda X. Gyuygens buni bitta fakt bilan izohlash mumkinligini aytdi: yorug'lik to'lqin. Olim Gyuygens tamoyilini shakllantirdi, keyinchalik uni Frennel to'ldirdi. Bugun odamlar qutblanish darajasini qanday aniqlashni bilishlari tufayli.
Gyuygens-Frennel printsipi
Bu tamoyilga koʻra, toʻlqin jabhasi yetib kelgan muhitning har qanday nuqtasi kogerent nurlanishning ikkilamchi manbai boʻlib, bu nuqtalarning barcha jabhalarining konverti keyingi vaqt momentida toʻlqin fronti vazifasini bajaradi. Shunday qilib, agar yorug'lik shovqinsiz tarqaladigan bo'lsa, har bir keyingi daqiqada to'lqin jabhasi avvalgidek bo'ladi. Ammo nur to'siqqa duch kelishi bilanoq, boshqa omil paydo bo'ladi: bir xil bo'lmagan muhitda yorug'lik turli tezliklarda tarqaladi. Shunday qilib, birinchi bo'lib boshqa muhitga erisha olgan foton unda nurning oxirgi fotonga qaraganda tezroq tarqaladi. Shunday qilib, to'lqin old tomoni egiladi. Hozircha qutblanish darajasi bunga hech qanday aloqasi yo'q, lekin bu hodisani to'liq tushunish kerak.
Jarayon vaqti
Alohida aytish kerakki, bu oʻzgarishlarning barchasi nihoyatda tez sodir boʻlmoqda. Vakuumdagi yorug'lik tezligi sekundiga uch yuz ming kilometrni tashkil qiladi. Har qanday vosita yorug'likni sekinlashtiradi, lekin unchalik emas. Bir muhitdan ikkinchisiga (masalan, havodan suvga) o'tishda to'lqin frontining buzilishi vaqti juda qisqa. Inson ko'zi buni sezmaydi va kam sonli qurilmalar bunday qisqalikni tuzatishga qodirjarayonlar. Shuning uchun hodisani faqat nazariy jihatdan tushunishga arziydi. Endi nurlanish nima ekanligini to'liq bilgan o'quvchi yorug'likning qutblanish darajasini qanday topishni tushunishni xohlaydi? Uning umidlarini aldamaylik.
Nurning qutblanishi
Yuqorida yorug’lik fotonlari turli muhitlarda har xil tezlikka ega ekanligini aytib o’tgan edik. Yorug'lik ko'ndalang elektromagnit to'lqin bo'lgani uchun (bu muhitning kondensatsiyasi va kamayishi emas), u ikkita asosiy xususiyatga ega:
- toʻlqin vektori;
- amplituda (shuningdek vektor miqdori).
Birinchi xarakteristika yorug'lik nurining qayerga yo'n altirilganligini va qutblanish vektori paydo bo'lishini, ya'ni elektr maydonining kuchlanish vektori qaysi tomonga yo'n altirilganligini ko'rsatadi. Bu to'lqin vektori atrofida aylanish imkonini beradi. Tabiiy yorug'lik, masalan, quyosh chiqaradigan yorug'lik, qutblanishga ega emas. Tebranishlar barcha yo'nalishlarda teng ehtimollik bilan taqsimlanadi, to'lqin vektorining oxiri tebranadigan tanlangan yo'nalish yoki naqsh yo'q.
Polarizatsiyalangan yorug'lik turlari
Polarizatsiya darajasi formulasini qanday hisoblash va hisob-kitoblarni amalga oshirishni oʻrganishdan oldin qutblangan yorugʻlikning qanday turlari ekanligini tushunishingiz kerak.
- Eliptik qutblanish. Bunday yorug'likning to'lqin vektorining oxiri ellipsni tasvirlaydi.
- Chiziqli qutblanish. Bu birinchi variantning alohida holati. Nomidan ko'rinib turibdiki, rasm bitta yo'nalishda.
- Diraviy qutblanish. Boshqacha qilib aytganda, u dumaloq deb ham ataladi.
Har qanday tabiiy yorug'likni ikkita o'zaro perpendikulyar qutblangan elementlarning yig'indisi sifatida ko'rsatish mumkin. Shuni esda tutish kerakki, ikkita perpendikulyar qutblangan to'lqinlar o'zaro ta'sir qilmaydi. Ularning aralashuvi mumkin emas, chunki amplitudalarning o'zaro ta'siri nuqtai nazaridan ular bir-biri uchun mavjud emasga o'xshaydi. Ular uchrashganda, oʻzgarmasdan oʻtib ketishadi.
Qisman qutblangan yorug'lik
Polarizatsiya effektini qo'llash juda katta. Tabiiy yorug'likni ob'ektga yo'n altirish va qisman qutblangan yorug'likni qabul qilish orqali olimlar sirt xususiyatlarini baholashlari mumkin. Ammo qisman qutblangan yorug'likning qutblanish darajasini qanday aniqlash mumkin?
N. A.ning formulasi bor. Umov:
P=(Ilan-Ipar)/(Ilan+I par), bu erda Itrans - qutblashtirgich yoki aks ettiruvchi sirt tekisligiga perpendikulyar yoʻnalishdagi yorugʻlik intensivligi va I par- parallel. P qiymati 0 dan (har qanday qutblanishsiz tabiiy yorug'lik uchun) 1 gacha (tekis qutblangan nurlanish uchun) qiymatlarni qabul qilishi mumkin.
Tabiiy yorug'likni qutblash mumkinmi?
Savol bir qarashda g'alati. Axir, aniq yo'nalishlari bo'lmagan nurlanish odatda tabiiy deb ataladi. Biroq, Yer yuzasi aholisi uchun bu qaysidir ma'noda taxminiydir. Quyosh turli uzunlikdagi elektromagnit to'lqinlar oqimini beradi. Bu nurlanish qutblanmaydi. Lekin o'tishatmosferaning qalin qatlami orqali nurlanish engil qutblanishga ega bo'ladi. Shunday qilib, tabiiy yorug'likning qutblanish darajasi odatda nolga teng emas. Ammo uning qiymati shunchalik kichikki, u ko'pincha e'tibordan chetda qoladi. Bu faqat aniq astronomik hisob-kitoblarda hisobga olinadi, bunda eng kichik xatolik yulduzga yillar yoki tizimimizga masofa qo‘shishi mumkin.
Nima uchun yorug'lik qutblanadi?
Yuqorida tez-tez ta'kidlagan edikki, fotonlar bir-biriga o'xshamaydigan muhitda o'zini boshqacha tutadi. Lekin nima sababdan gapirmadilar. Javob qanday muhit haqida gapirayotganiga, boshqacha qilib aytganda, qanday agregat holatda ekanligiga bog'liq.
- Muhit qat'iy davriy tuzilishga ega bo'lgan kristall jismdir. Odatda bunday moddaning tuzilishi qattiq to'plar - ionlar bilan panjara shaklida ifodalanadi. Ammo umuman olganda, bu mutlaqo to'g'ri emas. Bunday yaqinlashish ko'pincha oqlanadi, lekin kristall va elektromagnit nurlanishning o'zaro ta'sirida emas. Darhaqiqat, har bir ion o'zining muvozanat pozitsiyasi atrofida tasodifiy emas, balki qanday qo'shnilari borligiga, qanday masofalarga va ularning nechtasiga mos ravishda tebranadi. Bu tebranishlarning barchasi qattiq muhit tomonidan qat'iy dasturlashtirilganligi sababli, bu ion so'rilgan fotonni faqat qat'iy belgilangan shaklda chiqarishga qodir. Bu fakt boshqasini keltirib chiqaradi: chiquvchi fotonning qutblanishi qanday bo'ladi, u kristallga qaysi yo'nalishda kirganiga bog'liq. Bu xususiyat anizotropiya deb ataladi.
- Chorshanba - suyuqlik. Bu erda javob murakkabroq, chunki ikkita omil ishlaydi - molekulalarning murakkabligi vazichlikning tebranishlari (kondensatsiya-kam uchraydigan). O'z-o'zidan murakkab uzun organik molekulalar ma'lum bir tuzilishga ega. Sulfat kislotaning eng oddiy molekulalari ham xaotik sferik pıhtı emas, balki juda o'ziga xos xoch shaklidir. Yana bir narsa shundaki, oddiy sharoitlarda ularning barchasi tasodifiy tartibga solinadi. Biroq, ikkinchi omil (fluktuatsiya) kichik miqdordagi molekulalar kichik hajmda vaqtinchalik tuzilishga o'xshash narsalarni hosil qiladigan sharoitlarni yaratishga qodir. Bunday holda, yoki barcha molekulalar birgalikda yo'n altiriladi yoki ular bir-biriga nisbatan ma'lum bir burchak ostida joylashadi. Agar yorug'lik bu vaqtda suyuqlikning bunday qismidan o'tsa, u qisman qutblanishga ega bo'ladi. Bu harorat suyuqlikning qutblanishiga kuchli ta'sir qiladi degan xulosaga keladi: harorat qanchalik baland bo'lsa, turbulentlik shunchalik jiddiy bo'ladi va bunday joylar ko'proq hosil bo'ladi. Oxirgi xulosa o'z-o'zini tashkil etish nazariyasi tufayli mavjud.
- Chorshanba - gaz. Bir hil gaz holatida tebranishlar tufayli qutblanish sodir bo'ladi. Shuning uchun Quyoshning tabiiy yorug'ligi atmosferadan o'tib, kichik qutblanishga ega bo'ladi. Va shuning uchun osmonning rangi ko'k: siqilgan elementlarning o'rtacha kattaligi shundayki, ko'k va binafsha rangli elektromagnit nurlanish tarqaladi. Ammo agar biz gazlar aralashmasi bilan ishlayotgan bo'lsak, unda qutblanish darajasini hisoblash ancha qiyin. Bu muammolarni ko'pincha gazning zich molekulyar bulutidan o'tgan yulduzning yorug'ligini o'rganadigan astronomlar hal qilishadi. Shuning uchun uzoq galaktikalar va klasterlarni o'rganish juda qiyin va qiziqarli. LekinAstronomlar odamlarga chuqur fazoning ajoyib suratlarini berishmoqda.
