Transcript 4.69 MB
قطبش اگر یک موج الکترو مغناطیس را در نظر بگیرید، بردارهای Eو Bبر هم و جهت انتشار موج عمود هستند . قطبش به طور قرار دادی جهت قطبش موج را جهت بردار Eتعریف می کنند (جهت .)y به صفحه شامل بردار Eو جهت انتشار موج (صفحه )xyصفحه قطبش موج می گویند قطبش موج قطبیده است یعنی جهت میدان Eبا انتشار موج ثابت می ماند. قطبش امواج الکترومغناطیس خطی قطبیده در ناحیه میکروموج یا رادیویی را با یک آنتن فرستنده می توان تولید کرد. در این حالت جهت قطبش موج همان جهت آنتن است . قطبش حرکت الکترونهای آنتن میکروموج در شکل 1 همدوس است .این الکترونها با هم حرکت می کنند و یک موج الکترومغناطیس قطبیده تابش می کنند. قطبش در چشمه های معمولی مانند خورشید ،اتم ها مستقل عمل می کنند و صفحه قطبش موجی که هر اتم می گسیلد، حول محور انتشار سمتگیری اتفاقی (کاتوره ای ) دارد. در موج های ناقطبیده دامنه این دو مولفه یکی است و اختالف فاز این دو با زمان به صورت کاتوره ای تغییر می کند. قطبش درشکل نور ناقطبیده به یک ورقه قطبنده موسوم به پالرید فرود می آید. 7 مشخصه چشمه قطبش قطبنده: یک صافی قطبی کننده است که نور ناقطبیده را در یک راستا معین قطبی می کند امواج با راستای قطبشی معین را بر می گزیند و راه همه امواج دیگر را می بندد. قطبش •ورقی از پوالروید است •زنجیره های بزرگ از ملکول آلی پلی وینیل الکل در سرتاسر ورق به صورت موازی هستند. •راستای ترجیحی گذر میدان الکتریکی موج بر راستای صف بندی ملکول ها عمود است. 9 قطبنده قطبش قط بنده چرا راستای ترجیحی قطبش بر راستاهای سیم ها عمود است؟ سیم ها اثر ناچیزی روی یک میدان الکتریکی عمود بر خود دارند. یک میدان الکتریکی موازی سیم ها باعث شارش جریان های قوی در سیم ها می شود ،که موج را باز می تابند. 10 قطبش بردار Eیک موج ناقطبیده به صفحه قطبنده بر خورد می کند. بنابراین بردار Eبه دو مولفه Ezو Eyتجزیه می شود. اگر خطوط مشاهده در شکل امتداد زنجیره های ملکولی صفحات قطبنده را نشان دهد ،مولفه Ez در صفحه جذب و مولفه Eyاز آن عبور می کند y Ey E z Ez قطبش اگر نور ناقطبیده بر یک صفحه قطبنده ایده آل فرود آید شدت مولفه عبوری نصف شدت بردار فرودی خواهد بود. چون مولفه ای که میدان الکتریکی آن با امتداد محور عبوری صفحه قطبنده موازی است، کامال از صفحه عبور می کند اما مولفه عمودی در صفحه جذب می شود y Ey E z Ez قطبش . پس شدت نور عبوری متناسب است با برای محاسبه شدت کل نور عبوری باید از این عبارت در روی تمام جهات نور فرودی نسبت به صفحه قطبشی (یعنی بر روی تمام )θمیانگین گرفت. میانگین برابر است با ، 1/2 پس باز هم به این نتیجه می رسیم که نصف شدت موج فرودی از صفحه گذشته است. قطبش یک آرایش ساده از دو قطبنده 14 قانون مالوس قطبش نور ناقطبیده بر روی قطبنده اول تابیده می شود قطبنده دوم واکافتگریا آنالیزربا راستای Фمی تابد. دامنه موج عبوری از واکافتگر : E E o cos ' o E o : Amplitude incident light 15 قانون مالوس قطبش شدت موج با مجذور دامنه آن نسبت مستقیم دارد، شدت موجی که واکافتگر انتقال می دهد از شدت موجی که روی کوچکتر است. واکافتگر می تابد با ضریب 2 cos 16 قانون مالوس Polarization Photography : Reflections Reduce Reflections قطبش جهت قطبش دو ورقه قطبی کننده موازی است ، به طوری که شدت نور عبوری از این دو Imاست. یکی از صفحات را می چرخانیم تا شدت نور عبوری از مجموعه نصف شود .زاویه چرخش چقدر است. 1 I Im Im cos2 2 1 1 cos ( ) 45,135 2 قطبش وقتی نور به محیط شفاف بتابد ،کسری از نور باز می تابد. در باریکه بازتابیده ،نوری که قطبش آن عمود بر صفحه تابش است از نوری قطبیده در سطح تابشی قویتر است. در زاویه بروستر ،هیچ پرتونوری با قطبش موازی با سطح تابشی از صفحه تابش باز نمی تابد و از آن عبور می نماید. 20 زاویه بروستر tanB n زاویه n=1.5برای شیشه با ضریب شکست بروستر 56درجه است. 22 قانون بروستر قطبش می خواهیم از یک تیغه شیشه ای n=1.5 در هوا به عنوان قطبی کن استفاده کنیم . زاویه بروستر و زاویه شکست را بدست آورید. p t an 1.5 56.3 1 sin p n sin r r 33.7 Polarization Photography : Reflections Reduce Reflections قطبش کار آمدترین قطبنده های بر اساس پدیده شکست دو گانه کار می کنند. ◦ ◦ 25 مانند کلسیت ،کوارتز وقتی پرتو وارد یکی از این بلور ها می شود، تشکیل دو پرتو شکست جداگانه رامی دهد. شکست دو گانه قطبش در شکل یک باریکه نور ناقطبیده به طور عمودی بر یک بلور کلسیت فرود می آید. این باریکه در سطح بلور به دو باریکه می شکند. به این پدیده خم شدن دوگانه نور ضمن عبور از بلور کلسیت شکست دوگانه می گویند. زیرا بلور دو ضریب شکست مختلف دارد. قطبش . پرتوهای در سطح بلور از شکست اسنل پیروی می کند که به آن پرتو عادی می گویند . پرتو دیگر از قانون اسنل پیروی نمی کند بنابراین به آن پرتو غیر عادی می گویند. زاویه فرودی نور صفر است ،اما برخالف قانون اسنل زاویه شکست پرتو غیر عادی غیر صفر است.. Ordinary ray Extra-ordinary قطبش 28 ne no بلور 1.313 1.309 یخ 1.553 1.544 کوارتز 1.486 1.658 کلسیت شکست دو گانه Polarized Sunglasses Reduce glare off the roads while driving اگر زاویه فرودی با محور اپتیکی زاویه 45درجه بسازد ،دامنه این دو موج یکسان می شود. چون سرعت این دو موج در بلور یکی نیست، یعنی بین دو موج خروجی از بلور اختالف فاز φ وجود دارد. قطبش دایره ای اگر ضخامت بلور چنان باشد که φ=90باشد به این تیغه را تیغه ربع موج می گویند و می گوییم نور خروجی دایره ای قطبیده است قطبش دایره ای قطبش دایره ای بنابراین راس میدان الکتریکی در یک نقطه ثابت در فضا با گذشت زمان یک دایره را رسم می کند جذب امواج راستگرد یا چپ گرد قطبشی در بعضی از پروتئنیها منجر به شناسایی ساختار ملکولی آنها توسط روش بیناب سنجی می باشد. جذب این امواج ناشی از وجود باند های جذبی مناسب در ملکلول مورد نظر است. به عنوان مثال قند ها راستگرد هستند و بعضی از آمینو اسیدها چپ گرد می باشند قطبش دایره ای به اختالف جذب پرتوهای قطبشی راستگرد و چپ گرد در ماده دایکروئیسم چرخشی می گویند. اندازه گیری این اختالف بر حسب طول موج مبنای بیناب سنجی می باشد. Circular dichroism (CD) قطبش قانو ن 39 تعداد شکاف آنها بسیار زیاد است .توری های معمولی حدود N=1000شکاف دارند که این شکاف ها در یک ناحیه به عرض چند سانتی متر پخش شده اند .به این ترتیب فاصله دو شکاف مجاور توری چند میکرومتر استGrating توری d sin m m 0,1,2,... توری یک توری پراش 104خط دارد به طور یکنواخت در فاصله 25میلیمتری هم قرار گرفته اند .نور زرد یک بخار المپ بخار سدیم را به طول عمودی به این توری می تابانیم .این نور دو خط طیفی نزدیک بهم دارد .که شامل طول موج های 589و59/589 نانومتر است .الف) بیشینه مرتبه اول متناظر با این طول موج ها در چه زاویه ای است .ب) فاصله زاویه ای بیشینه مرتبه اول متناظر با این خظ ها چقدر است. m 1 (1)(589nm) sin ( ) sin 13.6 d 2500nm m sin d m cosd d d m (1)(0.59nm) 0.014 d cos (2500nm)(cos13.6) 1 اگر پهنای خط هایی که توری تولید می کند زیاد باشد ،بیشینه های خطوط طیفی که طول موجشان بهم نزدیک است می توانند رویهم بیفتند .در این صورت سنجش و تشخیص اجزا سازنده خط دشوار می شود. بنابراین بهتر است که از یک توری استفاده شود که خط های باریک تولید کند. در اینجا از معیاری به نام معیار ریلی استفاده می شود .بنا به این معیار ،اگر بیشینه یک خط روی کمینه خط مجاور بیفتد می شود دو خط را از هم جدا کرد. بنابراین توان تفکیک توری Rبه صورت زیر تعریف می شود: R توری N d(nm) R A 5000 10000 5000 B 5000 5000 5000 C 10000 10000 10000