Fénypolarizáció Fénysarkítás.

Az előadások a következő témára: "Fénypolarizáció Fénysarkítás."— Előadás másolata:

1 Fénypolarizáció Fénysarkítás

2 Az interferencia és az elhajlás (diffrakció) jelensége igazolja, hogy a fény hullámtulajdonságokkal rendelkezik. Kérdés: Milyen típusú hullám a fény?

3 A transzverzális hullám polarizálható.
Ismétlés: Mechanikai hullámoknál A transzverzális hullám polarizálható.

4 Fény esetén: Ha találunk olyan eszközt, ami hasonló tulajdonságot mutat a fénnyel, (mint fentebb a mechanikai hullámoknál tapasztaltunk) akkor polarizálható.

5 A fénypolarizáció felfedezése
Etienne Malus francia mérnök, katonatiszt, 1808-ban fedezte fel . Etienne Malus

6 Brewster kísérlete Brewster törvénye: a polarizáció akkor maximális, ha a beesési szög akkora, hogy a visszavert és a megtört sugár egymásra éppen merőleges. Ekkor a beesési szög és a törésmutató kapcsolata: Brewster ( ) 1849-ben stereoszkópot készít 1800-as évek elején végzi el híres kísérleteit

7 Poláros fény részlegesen poláros síkban (lineárisan) poláros
ha az egyes rezgési irányok között vannak amplitúdó eltérések, de az eloszlás véletlenszerűsége nem teljes, hanem némi szabályosság mutatkozik síkban (lineárisan) poláros olyan fényt, amelynek rezgései egyetlen irányba esnek körösen (cirkulárisan) poláros az elektromos (és a mágneses) térerősség vektorának végpontja kört ír le elliptikusan poláros ha ellipszis mentén jár a fényvektor végpontja Ha az egyes irányok között vannak amplitúdó eltérések, de az eloszlás véletlenszerűsége nem teljes, hanem némi szabályosság mutatkozik, akkor a fény részlegesen poláros. Az olyan fényt, amelynek rezgései egyetlen irányba esnek, lineárisan poláros, vagy síkban poláros fénynek nevezzük. Amikor az elektromos (és a mágneses) térerősség vektorának végpontja kört ír le, akkor a fény körösen (cirkulárisan) poláros. Ha pedig ellipszis mentén jár a fényvektor végpontja, akkor a fény elliptikusan poláros.

8 Érdekességek

9 Optikai aktivitás Bizonyos anyagok elforgatják a polarizációs síkot: optikailag aktív anyagok. Pl. kvarc, cukoroldat

10 Kettőstörő anyagok a jelenséget 1670-ben észlelte mészpát kristályban
Erasmus Bartholinus a jelenséget 1670-ben észlelte mészpát kristályban két nyaláb: rendes (ordinárius) rendellenes (extraordinárius) Mészpát (izlandi pát, kalcit kristály)

11 Polarizátorok

12 Polarizátorok a gyakorlatban (régen, de ma is)
A Nicol-prizmában (1828), mely két félprizma összeragasztásával készül, az egyik polarizációs irány (a rendes sugár iránya) teljes visszaverődést szenved, majd elnyelődik, az extraordinárius sugár viszont akadálytalanul kilép. A Rochon-prizma a fénynyalábot két polarizált nyalábra bontja, amelyek kissé különböző szögben lépnek ki. Leggyakrabban kvarcból készítik. Polarizált fény előállítható megfelelő szögben csiszolt mészpátkristállyal, amelyet kettévágnak, majd a vágási felületeknél kanadabalzsammal összeragasztanak (Nicol-prizma). A prizmára eső természetes fény a törőfelületen kettősen megtörik. A rendes sugár a kanadabalzsamon teljes visszaverődést szenved és oldalra eltérül, míg a rendellenes sugár, amely már polarizált, kilép a kristályból.

13 Polarizátorok a gyakorlatban (ma)
Kettőstörő vékonyrétegek üvegen vagy celluloidon elnyúlt molekulájú anyagok

14 Polarizáció a természetben

15 Polarizáció a természetben
Egy trombitavirág polarizációs mintázatai.

16 Polarizáció a természetben
számos állat (bizonyos rovarok, rákok, halak, kétéltűek, hüllők és madarak) tájékozódáshoz használják az égbolt polarizációs pontjait, főleg akkor, ha nincs más vizuális jel (eltakart Nap, csillagok) vízfelületet is a polarizáció segítségével találják meg a rovarok -> kőolaj származékos (pakurás) vízfelület jobban polarizál (végzetes csapda) Egy, a budapesti pakuratóba pusztult tőkés réce és az azt környező pakurafelszín polarizációs mintázatai.

17 Gyakorlati alkalmazások

18 Alkalmazások Fényképezésben

19 Alkalmazások Fényképezésben

20 Alkalmazások Fényképezésben

21 Alkalmazások Szemüvegekben

22 Alkalmazások Szemüvegekben

23 Alkalmazások Kijelzők (pl. számológépek)
A folyadékkristályos kijelzők őse a kvarcórákban fordult elő először. Folyadékkristállyal már 1911 óta kísérleteznek,

24 Alkalmazások LCD (Liquid Crystal Display) Folyadékkristályos képernyő.
működő LCD monitor az 1960-as években készült először. LCD (Liquid Crystal Display) Folyadékkristályos képernyő. A folyadékkristályos kijelzők őse a kvarcórákban fordult elő először. Folyadékkristállyal már 1911 óta kísérleteznek, működő LCD monitor az 1960-as években készült először. Működési elve: Az LCD monitor működési elve egyszerű: két, belső felületén mikronméretű árkokkal ellátott átlátszó lap közé folyadékkristályos anyagot helyeznek, amely nyugalmi állapotában igazodik a belső felület által meghatározott irányhoz, így csavart állapotot vesz fel. A kijelző első és hátsó oldalára egy-egy polárszűrőt helyeznek, amelyek a fény minden irányú rezgését csak egy meghatározott síkban engedik tovább. A csavart elhelyezkedésű folyadékkristály különleges tulajdonsága, hogy a rá eső fény rezgési síkját elforgatja. Ha hátul megvilágítják a panelt, akkor a hátsó polarizátoron átjutó fényt a folyadékkristály elforgatja (innen ered a Twisted Nematic, TN megnevezés), így a fény az első szűrőn átjut, és világos képpontot kapunk. Ha kristályokra feszültséget kapcsolunk, nem forgatják el a fényt, az eredmény pedig fekete képpont. A polárszűrő elé már csak egy színszűrőt kell helyezni. Előfordulhat a gyártás tökéletlensége miatt, hogy a képernyőn halott vagy „beragadt” képpontokat találunk. Az LCD monitorok minősége egyre javul, áruk csökken, de egy jó CRT monitor még mindig teltebb színeket ad. TFT (Thin Film Transistor) Vékonyfilm Tranzisztor. Az LCD technológián alapuló TFT minden egyes képpontja egy saját tranzisztorból áll, amely aktív állapotban elő tud állítani egy világító pontot. Az ilyen kijelzőket gyakran aktív-mátrixos LCD-nek is szokás nevezni. Kékes kép::::: Amit láthatunk: vezérlés nélküli állapotban (pontosabban a vezérlés logikai alacsony szintjénél) a molekulák áteresztik a fényt, ekkor kapjuk a legvilágosabb színt (fehér). Vezérlés mellett a molekulák rendezetlen állapotot mutatnak, így nem engedik át a fényt (a gyakorlatban az a cél, hogy a lehető legkevesebbet engedjék át), ekkor beszélhetünk fekete színről.

25 Alkalmazások Feszültségi kettőstörés: költségesen előállítható szerkezetek terhelési vizsgálata.