قطبش نور
قطبش جهتگیری میدان الکتریکی نوسانی نور را توصیف میکند، که نتیجه ماهیت موج عرضی آن با کاربردهای عملی گسترده است.
Definition
خاصیتی از یک موج الکترومغناطیسی عرضی که جهتگیری و چرخش بردار میدان الکتریکی آن را مشخص میکند، از حالتهای خطی تا بیضوی و دایرهای.
Scope
این حوزه به ماهیت برداری نور میپردازد: جهتی که میدان الکتریکی آن نوسان میکند. این شامل حالتهای خطی، دایرهای و بیضوی قطبش و توصیف ریاضی آنها با فرمالیسمهای جونز و استوکس-مولر؛ تولید و تحلیل نور قطبیده توسط قطبشگرها و صفحات موج؛ برهمکنش نور قطبیده با محیطهای ناهمسانگرد (دوشکستی) و فعال نوری؛ و تغییرات قطبش که همراه با بازتاب و شکست رخ میدهد، همانطور که توسط معادلات فرنل توصیف شده است. این پدیده های نوری را که به جهتگیری میدان بستگی دارند، توضیح میدهد و زیربنای طیف وسیعی از دستگاهها و اندازهگیریها است.
Sub-topics
Core questions
- نور قطبیده خطی، دایرهای یا بیضوی به چه معناست؟
- نور قطبیده چگونه تولید، تبدیل و تحلیل میشود؟
- محیطهای ناهمسانگرد چگونه قطبش نور را تغییر میدهند؟
- بازتاب چگونه قطبش نور را تغییر میدهد؟
Key concepts
- قطبش خطی
- قطبش دایرهای
- قطبش بیضوی
- بردار جونز
- پارامترهای استوکس
- دوشکستی
- زاویه بروستر
- فعالیت نوری
Key theories
- حالتهای قطبش و حساب جونز
- میدان الکتریکی عرضی نور کاملاً قطبیده توسط یک بردار جونز دو مولفهای توصیف میشود و عناصر نوری به عنوان ماتریسهای جونز عمل میکنند و یک جبر فشرده برای پیشبینی نحوه تبدیل قطبش ارائه میدهند.
- توصیف استوکس-مولر از قطبش جزئی
- نور تا حدی قطبیده و غیرقطبیده توسط چهار پارامتر استوکس قابل اندازهگیری توصیف میشود، با عناصر نوری که توسط ماتریسهای مولر نمایش داده میشوند، و تحلیل قطبش را به موقعیتهای غیرهمدوس و دوقطبیکننده گسترش میدهند.
- معادلات فرنل برای بازتاب
- دامنه امواج بازتابیده و عبور کرده به قطبش و زاویه تابش از طریق معادلات فرنل بستگی دارد و اثراتی مانند زاویه بروستر را پیشبینی میکند که در آن نور بازتابیده کاملاً قطبیده میشود.
Clinical relevance
قطبش در میکروسکوپ نور قطبیده برای شناسایی بلورهای دوشکستی مانند اورات در نقرس، در قطبشسنجی برای اندازهگیری گلوکز و سایر مواد حلشده فعال نوری، و در نمایشگرهای کریستال مایع و توموگرافی انسجام نوری حساس به قطبش بافت مورد بهرهبرداری قرار میگیرد.
History
مالوس در سال ۱۸۰۸ قطبش نور را از طریق بازتاب کشف کرد و بروستر زاویهای را که در آن نور بازتابشده کاملاً قطبیده میشود، شناسایی کرد. نظریه موج عرضی فرنل در دهه ۱۸۲۰ قطبش و دوشکستی را توضیح داد، در حالی که استوکس پارامترهای خود را در سال ۱۸۵۲ برای توصیف نور تا حدی قطبیده معرفی کرد.
Key figures
- Étienne-Louis Malus
- Augustin-Jean Fresnel
- David Brewster
- George Gabriel Stokes
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- چرا عینک آفتابی قطبیده میتواند تابش خیرهکننده را کاهش دهد؟
- نور بازتابیده شده از سطوح افقی مانند آب یا جادهها تا حدی به صورت افقی قطبیده میشود؛ عینک آفتابی با محور انتقال عمودی، بخش زیادی از آن تابش خیرهکننده قطبیده را مسدود میکند در حالی که نور دیگر را عبور میدهد.
- آیا نور معمولی خورشید یا لامپ قطبیده است؟
- خیر؛ منابع حرارتی نور را با جهتهای میدان متغیر سریع و تصادفی منتشر میکنند، بنابراین نور تا زمانی که به گونهای فیلتر، بازتاب یا پراکنده شود که جهتگیری خاصی را انتخاب کند، غیرقطبیده است.