Buzz
- Đây là một bài viết khám phá hiện tượng phân cực trong sóng. Để tìm hiểu thêm, xem các định nghĩa khác của phân cực (định hướng)
Trong sóng, phân cực ám chỉ một thuộc tính của sóng ngang, nơi các phần tử dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
Các sóng dọc, như sóng âm, không trải qua hiện tượng phân cực vì dao động liên quan đến tính chất vô hướng hoặc phương dao động trùng với phương truyền sóng.
Có nhiều loại sóng ngang, và mỗi loại có đặc điểm phân cực riêng biệt.
Bức xạ điện từ
Ánh sáng, hay bức xạ điện từ nói chung, có vector cường độ điện trường dao động theo một phương cố định, được gọi là ánh sáng phân cực hoàn toàn hoặc ánh sáng phân cực thẳng.
Ánh sáng với vector cường độ điện trường dao động theo tất cả các phương vuông góc với tia sáng, nhưng có phương dao động mạnh mẽ và yếu, được gọi là ánh sáng phân cực một phần.
Ánh sáng tự nhiên có thể xem như là sự kết hợp của nhiều ánh sáng phân cực hoàn toàn, với dao động đều đặn theo mọi phương vuông góc với tia sáng.
Sóng phẳng điều hòa
Một ví dụ cơ bản về sóng điện từ là sóng phẳng điều hòa, một nghiệm đặc biệt của hệ phương trình Maxwell. Thành phần điện trường của nó di chuyển trong không gian theo hàm sóng:
Trong đó, Ax và Ay là các biên độ dao động theo trục x và y; Φ là độ lệch pha giữa dao động theo trục y và trục x (sóng tổng hợp là sự kết hợp của hai dao động này, không nhất thiết phải đồng pha, chỉ cần có cùng tần số và bước sóng); k là số sóng, và ω là tần số góc, với ω = kc, trong đó c là tốc độ lan truyền của sóng. Thành phần từ trường B cũng được mô tả bằng một biểu thức tương tự, vì B tỷ lệ với E×k.
Khi xem xét trên một mặt phẳng bất kỳ vuông góc với phương lan truyền z (tức là song song với mặt phẳng Oxy), véctơ E biến đổi theo thời gian và tạo ra một đường cong trên mặt phẳng này. Hình dáng của đường cong phụ thuộc vào độ lệch pha Φ (một ví dụ của đường cong Lissajous) và phản ánh các trạng thái phân cực khác nhau.
Chẳng hạn, khi Φ=0, véctơ E sẽ vẽ ra một đường thẳng, tương ứng với trạng thái phân cực phẳng. Nếu Φ=90°, véctơ E sẽ tạo thành một đường tròn khi Ax = Ay, cho ta trạng thái phân cực tròn. Với các giá trị Φ khác, ta sẽ có trạng thái phân cực elip.
Khi xem xét toàn bộ không gian tại một thời điểm t nhất định, véctơ E sẽ vẽ ra một đường cong theo hình minh họa.
Ứng dụng
Hiện tượng phân cực trong bức xạ điện từ có nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa học, kỹ thuật và đời sống hàng ngày.
Trong các màn hình tinh thể lỏng (LCD), ánh sáng đi qua lớp kính lọc phân cực để trở thành phân cực phẳng, sau đó đi qua lớp tinh thể lỏng. Mặt phẳng phân cực của ánh sáng sẽ bị xoay theo góc tùy thuộc vào điện áp áp dụng lên tinh thể. Ánh sáng sau đó đi qua kính lọc phân cực ở đầu ra, và cường độ ánh sáng đến mắt người sẽ thay đổi tùy theo góc lệch giữa mặt phẳng phân cực của ánh sáng và phương phân cực của kính lọc đầu ra. Góc lệch này có thể được điều chỉnh bằng điện áp trên tinh thể lỏng.
Kính lọc phân cực còn được sử dụng trong nhiếp ảnh để làm nổi bật màu xanh của bầu trời hoặc loại bỏ ánh sáng phân cực phản xạ từ mặt nước hoặc từ cửa kính.
Đối với một số vật liệu trong suốt, khi bị tác động bởi lực kéo, nén hoặc các tác động vật lý khác như điện trường, từ trường, vật liệu có thể biểu hiện tính lưỡng chiết. Do đó, sức căng bên trong vật liệu hoặc các tác động vật lý lên vật liệu có thể được quan sát bằng cách chiếu ánh sáng phân cực vào vật liệu và sử dụng kính lọc phân cực ở đầu ra của chùm sáng sau khi nó đã đi qua vật liệu.
- Sóng ngang
- Sóng dọc
- Lưỡng chiết
- Sự phân cực của ánh sáng
