Polaryzacja kołowa - Circular polarization

Te pola elektrycznego wektory przemieszczającej się kołowo spolaryzowane fale elektromagnetyczne. Fala ta jest prawostronnie spolaryzowana kołowo, ponieważ kierunek obrotu wektora jest powiązany regułą prawej ręki z kierunkiem ruchu fali; lub lewostronnie spolaryzowane kołowo zgodnie z alternatywną konwencją.

W elektrodynamikę , polaryzacji kołowej o fali elektromagnetycznej jest polaryzacja stan, w którym, w każdym punkcie, na pole elektromagnetyczne o fali prostokątnej ma stałą wielkość i obraca się z prędkością stałą, w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku fali.

W elektrodynamice siła i kierunek pola elektrycznego są określone przez jego wektor pola elektrycznego. W przypadku fali spolaryzowanej kołowo, jak widać na załączonej animacji, wierzchołek wektora pola elektrycznego , w danym punkcie przestrzeni, odnosi się do fazy światła w czasie i przestrzeni. W dowolnym momencie wektor pola elektrycznego fali wskazuje punkt na spirali zorientowany zgodnie z kierunkiem propagacji. Fala spolaryzowana kołowo może obracać się w jednym z dwóch możliwych kierunków: zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub prawoskrętna polaryzacja kołowa (RHCP), w której wektor pola elektrycznego obraca się w prawoskrętnym kierunku względem kierunku propagacji oraz w lewo lub w lewo. polaryzacja kołowa (LHCP), w której wektor obraca się w lewostronnym sensie.

Polaryzacji kołowej jest ograniczenie sprawa z eliptycznym polaryzacji . Drugim szczególnym przypadkiem jest łatwiejsza do zrozumienia polaryzacja liniowa .

Zjawisko polaryzacji powstaje w wyniku tego, że światło zachowuje się jak dwuwymiarowa fala poprzeczna .

Polaryzacja kołowa występuje, gdy dwa ortogonalne wektory składowych pola elektrycznego mają jednakową wielkość i są przesunięte w fazie o dokładnie 90° lub jedną czwartą długości fali.

Ogólny opis

Światło spolaryzowane kołowo w prawo/w prawo, wyświetlane zi bez użycia komponentów. Będzie to uważane za spolaryzowane kołowo w lewo/przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, jeśli zostanie określone z punktu widzenia źródła, a nie odbiornika. Zapoznaj się z poniższą sekcją dotyczącą konwencji .

Po prawej stronie znajduje się ilustracja wektorów pola elektrycznego spolaryzowanej kołowo fali elektromagnetycznej. Poszczególne wektory pola elektrycznego, jak również ich wektor złożony, mają stałą wielkość i zmieniający się kąt fazowy. Biorąc pod uwagę, że jest to fala płaska , każdy wektor reprezentuje wielkość i kierunek pola elektrycznego dla całej płaszczyzny prostopadłej do osi optycznej. W szczególności, biorąc pod uwagę, że jest to fala płaska spolaryzowana kołowo , wektory te wskazują, że pole elektryczne, od płaszczyzny do płaszczyzny, ma stałą siłę, podczas gdy jego kierunek stale się obraca. Zapoznaj się z tymi dwoma obrazami w artykule o fali płaskiej, aby lepiej docenić tę dynamikę. To światło jest uważane za prawoskrętne, spolaryzowane kołowo zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jeśli jest oglądane przez odbiornik. Ponieważ jest to fala elektromagnetyczna , każdy wektor pola elektrycznego ma odpowiadający mu, ale nie zilustrowany, wektor pola magnetycznego, który jest pod kątem prostym do wektora pola elektrycznego i proporcjonalny do niego. W rezultacie wektory pola magnetycznego wykreśliłyby drugą helisę, gdyby zostały wyświetlone.

Polaryzacja kołowa jest często spotykana w dziedzinie optyki iw tym rozdziale fala elektromagnetyczna będzie po prostu określana jako światło .

Charakter polaryzacji kołowej i jej związek z innymi polaryzacjami jest często rozumiany przez myślenie o polu elektrycznym jako podzielonym na dwie składowe, które są do siebie prostopadłe. Składowa pionowa i odpowiadająca jej płaszczyzna są zilustrowane na niebiesko, podczas gdy składowa pozioma i odpowiadająca jej płaszczyzna są zilustrowane na zielono. Zauważ, że składowa pozioma skierowana w prawo (względem kierunku ruchu) prowadzi składową pionową o jedną czwartą długości fali , różnica faz 90°. To właśnie ta kwadraturowa zależność fazowa tworzy helisę i powoduje, że punkty o maksymalnej wartości składowej pionowej odpowiadają punktom o zerowej wartości składowej poziomej i odwrotnie. Wynikiem tego wyrównania są wybrane wektory odpowiadające helisie, które dokładnie pasują do maksimów składowych pionowej i poziomej.

Aby docenić, jak to kwadraturowe przesunięcie fazowe odpowiada polu elektrycznemu, które wiruje, utrzymując stałą wielkość, wyobraź sobie kropkę poruszającą się po okręgu zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Zastanów się, jak pionowe i poziome przemieszczenia kropki względem środka koła zmieniają się sinusoidalnie w czasie i są przesunięte w fazie o jedną czwartą cyklu. Mówi się, że przemieszczenia są przesunięte w fazie o jedną czwartą cyklu, ponieważ maksymalne przemieszczenie poziome (w lewo) jest osiągane o jedną czwartą cyklu przed osiągnięciem maksymalnego przemieszczenia pionowego. Odnosząc się ponownie do ilustracji, wyobraź sobie środek opisanego właśnie okręgu, poruszający się wzdłuż osi od przodu do tyłu. Okrągła kropka zakreśli spiralę z przesunięciem w kierunku naszego patrzenia w lewo, prowadząc do przesunięcia pionowego. Tak jak poziome i pionowe przemieszczenia obracającej się kropki są przesunięte w fazie o jedną czwartą cyklu w czasie, tak wielkość składowych poziomej i pionowej pola elektrycznego jest przesunięta w fazie o jedną czwartą długości fali.

Lewostronne/przeciwnie do ruchu wskazówek zegara światło spolaryzowane kołowo, wyświetlane zi bez użycia komponentów. Byłoby to uważane za spolaryzowane kołowo w prawo/zgodnie z ruchem wskazówek zegara, gdyby zostało określone z punktu widzenia źródła, a nie odbiornika.

Kolejna para ilustracji przedstawia światło spolaryzowane kołowo w lewo, w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, widziane przez odbiornik. Ponieważ jest lewoskrętny, prawy (względem kierunku przemieszczania się) składnik poziomy jest teraz opóźniony względem pionowej o jedną czwartą długości fali, zamiast go wyprzedzać.

Odwrócenie ręczności

Płyta falowa

Aby zamienić światło spolaryzowane kołowo na przeciwną stronę, można użyć półfalówki . Półfalówka przesuwa daną liniową składową światła o połowę długości fali w stosunku do jej ortogonalnej składowej liniowej.

Odbicie

Kierunek spolaryzowanego światła jest odwrócony od powierzchni przy normalnym padaniu. Po takim odbiciu obrót płaszczyzny polaryzacji odbitego światła jest identyczny z obrotem pola padającego. Jednak przy propagacji teraz w przeciwnym kierunku, ten sam kierunek obrotu, który zostałby opisany jako „prawostronny” dla wiązki padającej, jest „lewostronny” dla propagacji w kierunku odwrotnym i na odwrót. Oprócz odwrócenia ręczności zachowana jest również eliptyczność polaryzacji (z wyjątkiem przypadków odbicia przez powierzchnię dwójłomną ).

Należy zauważyć, że ta zasada obowiązuje wyłącznie dla światła odbitego przy normalnym padaniu. Na przykład, światło spolaryzowane kołowo w prawo odbite od powierzchni dielektrycznej przy padaniu (kąt poza kątem Brewstera ) nadal będzie pojawiać się jako spolaryzowane prawoskrętnie, ale eliptycznie. Światło odbite od metalu w nienormalnym padaniu na ogół również zmienia swoją eliptyczność. Sytuacje takie można rozwiązać przez rozłożenie padającej polaryzacji kołowej (lub innej) na składowe o polaryzacji liniowej równoległe i prostopadłe do płaszczyzny padania , powszechnie oznaczane odpowiednio p i s . Odbite składowe w polaryzacjach liniowych p i s są znajdowane przez zastosowanie współczynników odbicia Fresnela , które są generalnie różne dla tych dwóch polaryzacji liniowych. Tylko w szczególnym przypadku normalnego padania, gdzie nie ma rozróżnienia między p i s , współczynniki Fresnela dla dwóch składowych są identyczne, co prowadzi do powyższej właściwości.

Seria zdjęć z 3 slajdami zrobionymi zi bez pary kołowo spolaryzowanych okularów filmowych MasterImage 3D przedstawiająca martwą europejską różę owsianą (Cetonia aurata), której lśniący zielony kolor pochodzi od światła spolaryzowanego w lewo. Zwróć uwagę, że bez okularów zarówno chrząszcze, jak i ich wizerunki mają lśniący kolor. Prawy polaryzator usuwa kolor chrząszczy, ale pozostawia kolor obrazów. Lewy polaryzator działa odwrotnie, pokazując odwrócenie kierunkowości odbitego światła.

Konwersja do i z polaryzacji liniowej

Światło spolaryzowane kołowo można przekształcić w światło spolaryzowane liniowo, przepuszczając je przez ćwierćfalówkę . Przepuszczenie liniowo spolaryzowanego światła przez ćwierćfalówkę z osią pod kątem 45° do jej osi polaryzacji przekształci je w polaryzację kołową. W rzeczywistości jest to w praktyce najczęstszy sposób wytwarzania polaryzacji kołowej. Należy zauważyć, że przepuszczanie liniowo spolaryzowanego światła przez ćwierćfalówkę pod kątem innym niż 45° spowoduje generalnie polaryzację eliptyczną.

Konwencje ręczności

Fala kołowo spolaryzowana prawoskrętna/zgodnie z ruchem wskazówek zegara, określona z punktu widzenia źródła. Będzie uważany za spolaryzowany kołowo w lewo/przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, jeśli zostanie zdefiniowany z punktu widzenia odbiornika.

Fala spolaryzowana kołowo w lewo/w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, zdefiniowana z punktu widzenia źródła. Można by to uznać za spolaryzowane kołowo w prawo/zgodnie z ruchem wskazówek zegara, gdyby zostało określone z punktu widzenia odbiornika.

Polaryzację kołową można określić jako prawoskrętną lub lewoskrętną oraz zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, w zależności od kierunku wirowania wektora pola elektrycznego. Niestety istnieją dwie przeciwstawne konwencje historyczne.

Z punktu widzenia źródła

Stosując tę konwencję, polaryzację określa się z punktu widzenia źródła. Stosując tę konwencję, prawo- lub leworęczność określa się, odwracając lewy lub prawy kciuk od źródła, w tym samym kierunku, w którym rozchodzi się fala, i dopasowując uginanie palców do kierunku rotacji czasowej pole w danym punkcie przestrzeni. Przy określaniu, czy fali ruchu wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara kołowo spolaryzowane jeden raz odbywa punktu widzenia ze źródłem, a patrząc z dala od źródła, w tym samym kierunku propagacji WAVE, w obserwuje się kierunek pola na przestrzenny obrót.

Stosując tę konwencję, wektor pola elektrycznego prawoskrętnej fali spolaryzowanej kołowo jest następujący: ${\ Displaystyle \ lewo (E_ {x}, \, E_ {y}, \, E_ {z} \ prawo) \ propto \ lewo (\ cos {\ Frac {2 \ pi} {\ lambda}} \ lewo ( ct-z\right),\,\sin {\frac {2\pi }{\lambda }}\left(ct-z\right),\,0\right).}$

Jako konkretny przykład, odnieś się do fali spolaryzowanej kołowo w pierwszej animacji. Stosując tę konwencję, fala ta jest definiowana jako praworęczna, ponieważ kiedy ktoś wskazuje swój prawy kciuk w tym samym kierunku, w którym rozchodzi się fala, palce tej ręki zwijają się w tym samym kierunku, w którym odbywa się czasowa rotacja pola. Jest uważany za spolaryzowany kołowo zgodnie z ruchem wskazówek zegara, ponieważ z punktu widzenia źródła, patrząc w tym samym kierunku propagacji fali, pole wiruje w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Druga animacja dotyczy światła leworęcznego lub przeciwnego do ruchu wskazówek zegara, przy użyciu tej samej konwencji.

Konwencja ta jest zgodna ze standardem Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) iw rezultacie jest powszechnie stosowana w środowisku inżynierskim.

Fizycy kwantowi również używają tej konwencji ręczności, ponieważ jest ona zgodna z ich konwencją ręczności dla spinu cząstki.

Radioastronomowie również stosują tę konwencję zgodnie z rezolucją Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU) z 1973 roku.

Z punktu widzenia odbiorcy

W tej alternatywnej konwencji polaryzacja jest definiowana z punktu widzenia odbiornika. Stosując tę konwencję, prawo- lub leworęczność określa się przez skierowanie lewego lub prawego kciuka w kierunku źródła, przeciwnie do kierunku propagacji, a następnie dopasowanie podkręcenia palców do przestrzennej rotacji pola.

Stosując tę konwencję, w przeciwieństwie do innej konwencji, zdefiniowana kierunkowość fali odpowiada kierunkowości typu śrubowego pola w przestrzeni. Konkretnie, jeśli zatrzymamy w czasie prawoskrętną falę, kiedy zawiniemy palce prawej dłoni wokół spirali, kciuk wskaże kierunek postępu spirali, biorąc pod uwagę sens rotacji. Zauważ, że w kontekście natury wszystkich śrub i spiral, nie ma znaczenia, w którą stronę skierujesz kciuk podczas określania jego orientacji.

Przy ustalaniu, czy fala jest spolaryzowana kołowo zgodnie z ruchem wskazówek zegara, czy przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, ponownie przyjmujemy punkt widzenia odbiornika i patrząc w kierunku źródła, przeciwnie do kierunku propagacji, obserwujemy kierunek rotacji czasowej pola.

Podobnie jak w drugiej konwencji, praworęczność odpowiada obrocie w prawo, a leworęczność odpowiada obrocie w lewo.

Wiele podręczników optyki stosuje tę drugą konwencję. Jest również używany przez SPIE oraz Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC).

Zastosowania dwóch konwencji

Jak wspomniano wcześniej, istnieje znaczne zamieszanie w odniesieniu do tych dwóch konwencji. Z reguły środowiska inżynierów, fizyki kwantowej i radioastronomii posługują się pierwszą konwencją, w której fala jest obserwowana z punktu widzenia źródła. W wielu podręcznikach fizyki dotyczących optyki stosowana jest druga konwencja, w której światło jest obserwowane z punktu widzenia odbiorcy.

Aby uniknąć nieporozumień, dobrą praktyką jest określenie „określone z punktu widzenia źródła” lub „określone z punktu widzenia odbiorcy” przy omawianiu kwestii polaryzacji.

Archiwum amerykańskiej federalnej normy 1037C proponuje dwie sprzeczne konwencje ręczności .

radio FM

Termin „polaryzacja kołowa” jest często błędnie używany do opisania sygnałów o mieszanej polaryzacji, stosowanych głównie w radiu FM (87,5 do 108,0 MHz w USA), w którym składowa pionowa i pozioma są propagowane jednocześnie przez pojedynczy lub połączony układ. Skutkuje to większą penetracją budynków i trudnych obszarów odbioru niż sygnał z tylko jedną płaszczyzną polaryzacji. Byłby to przypadek, w którym polaryzacja byłaby bardziej odpowiednio nazwana polaryzacją losową, ponieważ polaryzacja w odbiorniku, chociaż stała, będzie się różnić w zależności od kierunku od nadajnika i innych czynników w konstrukcji anteny nadawczej. Zobacz Parametry Stokesa .
Termin „radio FM” powyżej odnosi się do nadawania FM , a nie radia dwukierunkowego (poprawniej nazywanego naziemnego radia mobilnego ), które prawie wyłącznie wykorzystuje polaryzację pionową.

Dichroizm

Dichroizm kołowy (CD) to różnicowa absorpcja światła spolaryzowanego kołowo w lewo i prawo . Dichroizm kołowy jest podstawą spektroskopii, którą można wykorzystać do określenia izomerii optycznej i struktury drugorzędowej cząsteczek .

Ogólnie rzecz biorąc, zjawisko to będzie przejawiać się w pasmach absorpcji dowolnej optycznie aktywnej cząsteczki. W konsekwencji dichroizm kołowy wykazuje większość cząsteczek biologicznych, ze względu na zawarte w nich cząsteczki prawoskrętne (np. niektóre cukry ) i lewoskrętne (np. niektóre aminokwasy ). Warto również zauważyć, że struktura drugorzędowa będzie również nadawać odrębną CD swoim odpowiednim cząsteczkom. Dlatego też, helisa alfa , beta-kartki i kłębka regiony białek i podwójna spirala z kwasów nukleinowych mają podpisów Przedstawiciela cD Spectral struktur.

Ponadto, w odpowiednich warunkach, nawet niechiralne cząsteczki będą wykazywać magnetyczny dichroizm kołowy — to znaczy dichroizm kołowy indukowany przez pole magnetyczne.

Luminescencja

Luminescencja spolaryzowana kołowo (CPL) może wystąpić, gdy luminofor lub zespół luminoforów jest chiralny . Stopień polaryzacji emisji jest określany ilościowo w taki sam sposób, jak w przypadku dichroizmu kołowego , pod względem współczynnika dysymetrii , czasami nazywanego również współczynnikiem anizotropii . Wartość tę podaje:

{\ Displaystyle g_ {em} \ = \ 2 \ lewo ({\ operator _ {\ operator _ {po lewej}} - \ operator _ {\ operator {po prawej}} \ nad \ theta _ {\ operator {po lewej}} + \ theta _{\mathrm {w prawo} }}\w prawo)}

gdzie odpowiada wydajności kwantowej lewoskrętnego kołowo spolaryzowanego światła i prawoskrętnego światła. Maksymalna wartość bezwzględna g _em , odpowiadające wyłącznie w lewo lub w prawo ręką polaryzacji kołowej jest zatem 2. Tymczasem najmniejszą wartość bezwzględną g _em może osiągać, co odpowiada liniowo spolaryzowanego lub niespolaryzowanego światła, jest równa zeru. ${\ Displaystyle \ theta _ {\ operator {po lewej}}}$ ${\ Displaystyle \ theta _ {\ operator {prawo}}}$

Opis matematyczny

Klasyczny sinusoidalny roztwór fali płaskiej z równania fali elektromagnetycznej dla elektrycznych i magnetycznych pól jest:

{\ Displaystyle {\ zacząć {wyrównany} \ mathbf {e} (\ mathbf {R} , t) i = \ lewo | \ \ mathbf {e} \ \ prawej | \ mathbf {Re} \ lewo \ {\ mathbf {Q} \left|\psi \right\rangle \exp \left[i\left(kz-\omega t\right)\right]\right\}\\\mathbf {B} (\mathbf {r} ,t)&={\hat {\mathbf {z} }}\times \mathbf {E} (\mathbf {r} ,t)\end{wyrównany}}}

gdzie k jest liczbą falową ;

{\ Displaystyle \ omega = ck}

jest częstotliwością kątową fali; jest macierzą ortogonalną , której kolumny obejmują poprzeczną płaszczyznę xy; i jest prędkością światła . ${\ Displaystyle \ mathbf {Q} = \ lewo [{\ kapelusz {\ mathbf {x}}}, {\ kapelusz {\ mathbf {y}}} \ prawej]}$ $2\razy 2$ $c$

Tutaj,

{\ Displaystyle \ po lewej | \ \ mathbf {E} \ \ po prawej |}

jest amplitudą pola i

{\ Displaystyle | \ psi \ rangle \ {\ stackrel {\ operatorname {def}} {=}} \ {\ zacząć {pmatrix} \ psi _ {x} \ \ \ psi _ {y} \ koniec {pmatrix}} ={\begin{pmatrix}\cos \theta \exp \left(i\alpha _{x}\right)\\\sin \theta \exp \left(i\alpha _{y}\right)\end{ pmmatrix}}}

jest znormalizowanym wektorem Jonesa na płaszczyźnie xy.

Jeżeli jest obrócony o radiany względem, a amplituda x jest równa amplitudzie y, fala jest spolaryzowana kołowo. Wektor Jonesa to: ${\ Displaystyle \ alfa _ {y}}$ ${\ Displaystyle \ pi /2}$ ${\ Displaystyle \ alfa _ {x}}$

{\ Displaystyle | \ psi \ rangle = {1 \ ponad {\ sqrt {2}}} {\ zacząć {pmatrix} 1 \ \ \ pm ja \ koniec {pmatrix}} \ exp \ lewo (i \ alfa _ {x }\Prawidłowy)}

gdzie znak plus wskazuje polaryzację kołową w lewo, a znak minus wskazuje polaryzację kołową w prawo. W przypadku polaryzacji kołowej wektor pola elektrycznego o stałej wielkości obraca się w płaszczyźnie x – y .

Jeżeli wektory bazowe są zdefiniowane w taki sposób, że:

{\ Displaystyle | \ operatorname {R} \ rangle \ {\ stackrel {\ operatorname {def}} {=}} \ {1 \ ponad {\ sqrt {2}}} {\ zacząć {pmatrix} 1 \ \-i \end{pmacierz}}}

oraz:

{\ Displaystyle | \ operatorname {L} \ rangle \ {\ stackrel {\ operatorname {def}} {=}} \ {1 \ ponad {\ sqrt {2}}} {\ zacząć {pmatrix} 1 \ \ i\ koniec{pmatrix}}}

wtedy stan polaryzacji można zapisać w „bazie RL” jako:

{\ Displaystyle | \ psi \ rangle = \ psi _ {\ operatorname {R}} | \ operatorname {R} \ rangle + \ psi _ {\ operatorname {L}} | \ operatorname {L} \ rangle}

gdzie:

{\ Displaystyle {\ zacząć {wyrównany} \ psi _ {\ operatorname {R}} ~ i {\ stackrel {\ operatorname {def}} {=}} ~ {\ Frac {1} {\ sqrt {2}}} \left(\cos \theta +i\sin \theta \exp \left(i\delta \right)\right)\exp \left(i\alpha _{x}\right)\\\psi _{\mathrm {L} }~&{\stackrel {\mathrm {def} }{=}}~{\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(\cos \theta -i\sin \theta \exp \left(i\delta \right)\right)\exp \left(i\alpha _{x}\right)\end{aligned}}}

oraz:

{\ Displaystyle \ delta = \ alfa _ {y} - \ alfa _ {x}.}

Anteny

Do wytwarzania (lub prawie) spolaryzowanego kołowo (lub prawie) promieniowania można zastosować wiele różnych typów elementów antenowych; za Balanisem można zastosować elementy dipolowe :

„...dwa skrzyżowane dipole dostarczają dwóch prostopadłych składowych pola.... Jeśli dwa dipole są identyczne, natężenie pola każdego wzdłuż zenitu... będzie miało tę samą intensywność. Również, gdyby dwa dipole były zasilane różnica faz czasu 90° (kwadratura fazy), polaryzacja wzdłuż zenitu byłaby kołowa.... Jednym ze sposobów uzyskania różnicy faz czasu 90° między dwoma ortogonalnymi składowymi pola, wypromieniowanymi odpowiednio przez dwa dipole, jest poprzez zasilanie jednego z dwóch dipoli linią transmisyjną, która jest o 1/4 długości fali dłuższa lub krótsza niż druga”, s. 80;

lub elementy spiralne :

„Aby osiągnąć polaryzację kołową [w trybie osiowym lub końcowym] … obwód C helisy musi być … z C /długość fali = 1 bliskim optymalnemu, a odstępy około S = długość fali/4”, s. 571;

lub łatać elementy :

„… polaryzacje kołowe i eliptyczne można uzyskać przy użyciu różnych układów zasilania lub niewielkich modyfikacji elementów…. Polaryzację kołową można uzyskać, jeśli dwa mody ortogonalne są wzbudzone z różnicą fazową o 90° między nimi. być osiągnięte przez dostosowanie fizycznych wymiarów plastra.... W przypadku kwadratowego elementu plastra, najłatwiejszym sposobem wzbudzenia idealnie kołowej polaryzacji jest podanie elementu na dwóch sąsiednich krawędziach.... Kwadraturową różnicę faz uzyskuje się przez podanie element z dzielnikiem mocy 90°”, s.859.

W mechanice kwantowej

W ujęciu mechaniki kwantowej światło składa się z fotonów . Polaryzacja jest przejawem spinowego momentu pędu światła . Dokładniej, w mechanice kwantowej kierunek spinu fotonu jest powiązany z orientacją światła spolaryzowanego kołowo, a spin wiązki fotonów jest podobny do spinu wiązki cząstek, takich jak elektrony.

W naturze

Fartuch Rose „s zewnętrzna powierzchnia odbija kołowo w lewo niemal wyłącznie świetle spolaryzowanym.

Znanych jest tylko kilka mechanizmów występujących w naturze, które systematycznie wytwarzają światło spolaryzowane kołowo . W 1911 roku Albert Abraham Michelson odkrył, że światło odbite od złocistego skarabeusza Chrysina resplendens jest preferencyjnie spolaryzowane w lewo. Od tego czasu polaryzację kołową mierzono u kilku innych chrząszczy skarabeusza, takich jak Chrysina gloriosa , a także niektórych skorupiaków, takich jak krewetka modliszkowa . W takich przypadkach mechanizmem leżącym u podstaw jest spiralność chitynowego naskórka na poziomie molekularnym .

Bioluminescencja z larw z świetlików jest również spolaryzowane kołowo, jak opisana w 1980 roku dla gatunku Photuris lucicrescens i Photuris versicolor . W przypadku świetlików trudniej jest znaleźć mikroskopijne wyjaśnienie polaryzacji, ponieważ stwierdzono, że lewa i prawa latarnia larw emituje spolaryzowane światło o przeciwnych zmysłach. Autorzy sugerują, że światło zaczyna się od polaryzacji liniowej z powodu niejednorodności wewnątrz wyrównanych fotocytów , a przy przechodzeniu przez tkankę liniowo dwójłomną odbiera polaryzację kołową .

Interfejsy woda-powietrze stanowią kolejne źródło polaryzacji kołowej. Światło słoneczne, które jest rozpraszane z powrotem w kierunku powierzchni, jest spolaryzowane liniowo. Jeśli to światło jest następnie całkowicie odbite wewnętrznie z powrotem w dół, jego pionowa składowa ulega przesunięciu fazowemu. Dla obserwatora podwodnego patrzącego w górę, słabe światło za oknem Snella jest zatem (częściowo) spolaryzowane kołowo.

Słabsze źródła polaryzacji kołowej w przyrodzie obejmują wielokrotne rozpraszanie przez polaryzatory liniowe, jak w przypadku polaryzacji kołowej światła gwiazd, oraz selektywną absorpcję przez ośrodki dichroiczne kołowo .

Emisja radiowa z gwiazd i pulsarów może być silnie spolaryzowana kołowo.

Doniesiono, że dwa gatunki krewetek modliszkowych są w stanie wykryć kołowo spolaryzowane światło.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Dalsza lektura

Jackson, John D. (1999). Elektrodynamika klasyczna (3rd ed.). Nowy Jork: Wiley. Numer ISBN 978-0-471-30932-1.
Urodzony, M. i Wolf, E. (1999). Zasady optyki : elektromagnetyczna teoria propagacji, interferencji i dyfrakcji światła (wyd. 7). Cambridge: Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 978-0-521-64222-4.

Languages

In other projects