واحدة من الظواهر الهامة في فيزياء الضوء هو الاستقطاب. يعني استقطاب الضوء أن متجه المجال الكهربائي لموجة الضوء يتأرجح في مستوى واحد فقط. نظرا لطبيعته الموجية ، يمكن تشويه الضوء أو انعكاسه بطريقة معينة بواسطة كائنات أو وسائط أخرى. واحدة من أكثر الطرق شيوعا لتغيير استقطاب الضوء هي من خلال مرشحات الاستقطاب.
تسمح المرشحات المستقطبة فقط للموجات الضوئية ذات الاستقطاب المعين بالمرور ، مما يؤدي إلى قطع جميع الموجات الأخرى. تستخدم على نطاق واسع في التصوير الفوتوغرافي والبصريات وغيرها من المجالات. أحد الأسئلة التي قد تنشأ عند العمل مع المرشحات المستقطبة هو السؤال عن مدى انخفاض سطوع الضوء بعد المرور عبر اثنين من هذه المرشحات.
لقياس الانخفاض في سطوع الضوء بعد المرور عبر مرشحين للاستقطاب ، من الضروري استخدام قانون مالوس. وفقا لهذا القانون ، سينخفض سطوع ضوء المصدر بمقدار عدة مرات مثل جيب التمام للزاوية بين مستويات استقطاب المرشحات أقل من واحد. معرفة قيمة جيب التمام هذا ، يمكنك تحديد مقدار سطوع الضوء سوف تنخفض.
يمكن أن يكون استخدام مرشحين مستقطبين مفيدا لإنشاء تأثير يعتم ، أو التحكم في جودة الضوء ، أو ببساطة لإنشاء تأثير جمالي عند التقاط الصور أو مقاطع الفيديو. يتيح لك ذلك التحكم في سطوع وتشبع الضوء ، مما يخلق تأثيرات ومزاجا مثيرا للاهتمام في الصورة.
بعد كل شيء ، يمكن أن يساعد استخدام المرشحات المستقطبة في إنشاء صور أو مقاطع فيديو أعمق وأكثر تعبيرا عن طريق إضافة تأثيرات وإعدادات إضافية يمكن أن تجلب التنوع والإبداع إلى اللقطات العادية.
- دراسة الحد من سطوع الضوء من خلال اثنين من مرشحات الاستقطاب
- مبدأ تشغيل مرشحات الاستقطاب
- العوامل التي تؤثر على انخفاض سطوع الضوء
- طريقة قياس الانخفاض في السطوع
- البيانات التجريبية
- تأثير سمك المرشح وزاوية الدوران على تقليل السطوع
- الاستنتاجات وتطبيق نتائج البحث
- سؤال وجواب
- كيف يمكنني معرفة عدد المرات سطوع الضوء سوف تنخفض بعد مروره من خلال اثنين من المرشحات الاستقطاب?
- كيف يمكنني معرفة معامل انتقال مرشحات الاستقطاب?
- ما هو الفرق بين مرشح الاستقطاب ومرشح التقليدية?
دراسة الحد من سطوع الضوء من خلال اثنين من مرشحات الاستقطاب
يمكن تقليل سطوع الضوء عن طريق المرور عبر مرشحين مستقطبين. المرشح المستقطب هو جهاز يمكنه فقط تمرير موجات الضوء التي تحدث اهتزازاتها في مستوى معين. عندما يمر الضوء عبر مرشح مستقطب ، يصبح مستقطبا ، أي أن اهتزازاته تحدث فقط في مستوى واحد.
عندما يمر الضوء عبر مرشح الاستقطاب الأول ، يظل سطوعه دون تغيير ، لكن الضوء يصبح مستقطبا. ثم يمر هذا الضوء المستقطب عبر مرشح استقطاب ثان ، والذي يسمح فقط لموجات الضوء بالمرور في مستوى عمودي على مستوى اهتزازات الضوء بعد المرشح الأول.
نتيجة للمرور عبر اثنين من المرشحات المستقطبة ، ينخفض سطوع الضوء. تسمى نسبة سطوع الضوء بعد المرور عبر مرشحين للاستقطاب إلى سطوع الضوء قبل المرور عبر المرشحات معامل الإرسال.
يمكن إجراء دراسة تقليل سطوع الضوء من خلال مرشحين للاستقطاب باستخدام تجربة خاصة. للقيام بذلك ، فمن الضروري:
- إعداد اثنين من المرشحات الاستقطاب.
- قم بتثبيت الفلتر الأول وإخراج الضوء من خلاله.
- قم بقياس سطوع الضوء بعد المرور عبر الفلتر الأول.
- قم بتثبيت مرشح ثان وإخراج الضوء من خلاله.
- قم بقياس سطوع الضوء بعد المرور عبر كلا المرشحات.
- احسب معامل الإرسال كنسبة سطوع الضوء بعد المرور عبر مرشحين إلى سطوع الضوء بعد المرور عبر الفلتر الأول فقط.
ستسمح لنا نتائج التجربة بفهم كيف يمكن للمرشحات المستقطبة أن تقلل من سطوع الضوء وما هي النفاذية في هذه الحالة. يمكن أن يكون هذا البحث مفيدا في تصميم الأنظمة البصرية حيث يلزم التحكم في سطوع الضوء.
وبالتالي ، فإن دراسة تقليل سطوع الضوء من خلال مرشحين للاستقطاب ستساعد على فهم مبدأ تشغيل هذه الأجهزة بشكل أفضل واستخدامها بفعالية في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا.
مبدأ تشغيل مرشحات الاستقطاب
مرشحات الاستقطاب هي أجهزة بصرية تستخدم للتحكم في اتجاه تذبذب موجات الضوء. إنها تسمح فقط للضوء مع استقطاب معين بالمرور وحجب الضوء مع الاستقطابات الأخرى.
يعتمد مبدأ تشغيل مرشحات الاستقطاب على استخدام مواد متباينة الخواص ، والتي لها خصائص مختلفة اعتمادا على اتجاه استقطاب الضوء.
يتكون المرشح المستقطب من مجموعة من الجزيئات المتوازية التي تتماشى في نفس الاتجاه أثناء إنتاج المرشح. تتمتع هذه الجزيئات بالقدرة على امتصاص موجات الضوء ، والتي تحدث اهتزازاتها في اتجاه عمودي على محور محاذاة الجزيئات (اتجاه التذبذب السريع لمستوى الاستقطاب).
وبالتالي ، عندما يمر الضوء عبر مرشح مستقطب ، يتم تخفيفه أو حظره تماما ، اعتمادا على كمية الطاقة الممتصة. في الوقت نفسه ، إذا كان للضوء استقطاب مواز لاتجاه محاذاة الجزيئات ، فسوف يمر عبر المرشح دون توهين.
العوامل التي تؤثر على انخفاض سطوع الضوء
عندما يمر الضوء عبر مرشحين مستقطبين ، قد ينخفض سطوعه لعدد من الأسباب. فيما يلي العوامل الرئيسية التي تؤثر على انخفاض سطوع الضوء:
- الاتجاه العمودي للمستقطبات: تستخدم المستقطبات للحد من اتجاه تقلبات الضوء. إذا كانت المستقطبات موجهة بشكل عمودي على بعضها البعض ، فإن مرور الضوء يكون صعبا وينخفض السطوع بشكل كبير.
- معامل الإرسال: كل مستقطب له نفاذية محددة ، مما يشير إلى أي جزء من الضوء الذي ينقله. كلما انخفضت النفاذية ، قل الضوء الذي يمر عبر المستقطب ، وبالتالي انخفض السطوع.
- نوعية وحالة المستقطبات: يمكن تصنيع المستقطبات من مواد مختلفة ولها شفافية بصرية مختلفة. إذا كانت المستقطبات ذات نوعية رديئة أو تالفة ، فقد تتسبب في فقد إضافي للضوء ، وبالتالي انخفاض في السطوع.
- الطول الموجي للضوء: مرشحات الاستقطاب لها طول موجي محدد تستجيب له بشكل أكثر فعالية. إذا كان الطول الموجي للضوء لا يتطابق مع الطول الموجي الأمثل للمستقطبات ، فقد يتم تقليل كفاءة نقل الضوء وسيقل السطوع.
تحدد كل هذه العوامل معا مقدار انخفاض سطوع الضوء بعد المرور عبر مرشحين للاستقطاب. عند استخدام مرشحات الاستقطاب ، من المهم أخذ هذه العوامل في الاعتبار واختيار المرشحات التي تلبي الشروط والمهام المطلوبة على أفضل وجه.
طريقة قياس الانخفاض في السطوع
لتحديد عدد المرات التي ينخفض فيها سطوع الضوء بعد المرور عبر مرشحين للاستقطاب ، يجب استخدام التقنية التالية:
- إعداد الأدوات اللازمة: اثنين من المرشحات المستقطبة ، مصدر الضوء ، كاشف ضوئي (خلية ضوئية) ، راسم الذبذبات أو أي جهاز آخر يسمح لك بقياس الجهد وتسجيل تغييراته.
- قم بتثبيت مصدر الضوء بحيث يسقط ضوءه بشكل عمودي على مرشح الاستقطاب الأول.
- ضع أول مرشح استقطاب بحيث يقع بين مصدر الضوء والكاشف الضوئي.
- استخدم راسم الذبذبات أو أي جهاز آخر لقياس جهد الخرج لجهاز الكشف الضوئي بدون مرشح استقطاب ثان. اكتب هذه القيمة.
- أدخل مرشح الاستقطاب الثاني بين المرشح الأول والكاشف الضوئي. قم بتدويره بحيث يكون عموديا على المرشح الأول.
- قم بقياس جهد الخرج لجهاز الكشف الضوئي مرة أخرى وسجل هذه القيمة.
لتحديد عدد المرات التي انخفض فيها سطوع الضوء بعد المرور عبر مرشحين للاستقطاب ، يمكن إجراء الحساب باستخدام الصيغة: