-8) physics 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั...
TRANSCRIPT
![Page 1: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/1.jpg)
PHYSICS 207106PHYSICS 207106ฟ ไปฟ ไปฟสกสทวไป ฟสกสทวไป 22บรรยายครงท บรรยายครงท 88
2828 31 31 มกราคม มกราคม 255425542828, , 31 31 มกราคม มกราคม 25542554http://www.physics.science.cmu.ac.th/courses/207106/index.htm
หวขอหวขอ (บรรยาย-8) หวขอ หวขอ (บรรยาย 8)
โพลาไรเซชน โพลาไรเซชนโดย polarizerโ ไ ซช โ โพลาไรเซชนโดยการดดกลน
โพลาไรเซชนโดยการสะทอน โพลาไรเซชนโดยการหกเหโ ไ ซช โ ส โพลาไรเซชนโดยการหกเหสองแนว
โพลาไรเซชนโดยการกระเจงของแสงตวอยางโจทยปญหา
โพลาไรเซชนของแสง โพลาไรเซชนของแสง ((Light polarization)Light polarization)(( g p )g p )
คลนแมเหลกไฟฟา เปนคลนตามขวาง โพลาไรเซช นเปนสมบตของคลนตามขวาง
ทศทางการส นของสนามไฟฟาทศทางการสนของสนามไฟฟา
y
x
y
โพลาไรเซชนของแสง โพลาไรเซชนของแสง ((Light polarization)Light polarization) แสงโพลาไรซ(Polarized light) เปนแสงททศทางการส นของสนามไฟฟาทศทางเดยวของสนามไฟฟาทศทางเดยว
แสงไมโพลาไรซ (Unpolarized light) เปนแสงททศทางการส นของสนามไฟฟาทกทศทาง(ตนกาเนดแสงตามทางการสนของสนามไฟฟาทกทศทาง(ตนกาเนดแสงตามธรรมชาต)
x
y
x
y
y
x
![Page 2: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/2.jpg)
การทาใหแสงมแนวการเคลอนทเพยงแนวเดยวนนอาจทาไดโดยการใชตวเดยวนนอาจทาไดโดยการใชตวpolarizers polarizers ซงตว polarizers นจะใหแสงบางแนวเทานนทจะผานออกไปได งแนวเ นน น ไ ไ
ถาเปรยบเทยบแลวกคลายกบใหคลนในเสนเชอกผานชองเปดขนาดเลก ถาแนวทางการสนของเชอกผานชองเปดขนาดเลก ถาแนวทางการสนของคลนนนอยในแนวเดยวกบชองเปด คลนทผานชองเปดออกมากจะมลกษณะคลายเดมแตถาทศทางการ ใ ใ ป สนอยในแนวตงฉาก กจะทาใหแอมปลจดของคลนนนเปนศนยไป
โพลาไรเซชนโดยการดดกลนโพลาไรเซชนโดยการดดกลนl i i b b il i i b b iPolarization by absorptionPolarization by absorption
I I สงสดเมอแกนขนานกนสงสดเมอแกนขนานกน I I เปนศนยเมอแกนต งฉากกนเปนศนยเมอแกนต งฉากกน
- สารไดครออก(dichroic substance) เชน ทวรมารน(tourmaline) l id ใ ป ฮ ไ (h thit ส ป- แผน polaroid ในปจจบนทาจาก เฮอราพาไธต (herapathite : สารประกอบ
อนทรยไอโอโดซลเฟตของควนน) มาประกบดวยแกว หรอ เคลอบดวยพลาสตก
polarizer analyzer
โพลาไรเซชนโดยใชโพลาไรเซชนโดยใช PolarizersPolarizers โพลาไรเซชนโดยใชโพลาไรเซชนโดยใช PolarizersPolarizers
polarizer polarizer ตวทาแสงโพลาไรซตวทาแสงโพลาไรซanalyzeranalyzer ตววเคราะหตววเคราะห analyzer analyzer ตววเคราะห ตววเคราะห
![Page 3: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/3.jpg)
โพลาไรเซชนของแสงโพลาไรเซชนของแสง unpolarizedunpolarized โพลาไรเซชนของแสง โพลาไรเซชนของแสง unpolarizedunpolarized2EI
2220 yx EEE
โดยเฉลย Ex และ Ey มคาเทากน
220 2EE y
22
22 0
EE
EE y
22 1 EE
EE y
0
12
EE
01 21 II
โพลาไรเซชนของแสง โพลาไรเซชนของแสง polarizedpolarized2EI
20
20
20 )cos()sin( EEE
เมอแสงผานตวทาโพลาไรซ เมอแสงผานตวทาโพลาไรซ หรอ polarizer จะม amplitude E เมอผานamplitude E0 เมอผาน analyzer เฉพาะแสงในแนวเดยวกบ analyzer สามารถเดยวกบ analyzer สามารถผานได
cosEE
222
0
cos
cos
EEEE
Malus’s lawMalus’s law
2
0
0
cos
cos
IIEE
0 cosII
โพลาไรเซชนโดยใชโพลาไรเซชนโดยใช PolarizersPolarizersโพลาไรเซชนโดยใชโพลาไรเซชนโดยใช PolarizersPolarizers
เมอนาเมอนา polarizerpolarizer 22 ตวมาวางในแนวตวมาวางในแนวต งฉากต งฉากเมอนา เมอนา polarizer polarizer 2 2 ตวมาวางในแนวตวมาวางในแนวตงฉากตงฉากกน จะไมมแสงทผานออกมาจากตวกน จะไมมแสงทผานออกมาจากตวpolarizer polarizer เลย เลย
โ ไ โ ใ โ ไ โ ใ โพลาไรเซชนโดยใชโพลาไรเซชนโดยใช PolarizersPolarizers
220 cosI I 0
![Page 4: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/4.jpg)
ตวอยางตวอยาง: : โพลาไรเซชนโดย โพลาไรเซชนโดย polarizerspolarizerspp เมอวางแผน polarizers 3 แผนซอนกน โดยทแผนทหนงและสามแผนทหนงและสามต งฉากกนต งฉากกน และแผนทสองทามมและแผนทสองทามม 4545ºº กบแกนของอกสองอน หาตงฉากกน ตงฉากกน และแผนทสองทามม และแผนทสองทามม 4545 กบแกนของอกสองอน หาอตราสวนความเขมแสงทสามารถลอดผาน polarizer ท งสามแผน เมอใหแสงเร มเปนแสงไมโพลาไรซ แผน เมอใหแสงเรมเปนแสงไมโพลาไรซ
I1I
21 II
I0
I2 I3 จากกฏของ Malus’s law
cos212 II
Polarizer 1 Polarizer 2 Polarizer 3
0
4
45cos2
0202
12
III
เมอแสงไมโพลาไรซผาน เมอแสงไมโพลาไรซผาน polarizerpolarizerความเขมแสงจะลดลงครงหนงความเขมแสงจะลดลงครงหนง 32 II
cos223
IIII 0
1II 10 II
845cos
4020
3III 21I10
ตวอยาง เมอวางแผนโพลารอยดสองแผนแผนโพลารอยดสองแผนใหแกนขนานกน พบวาความเขมสงสดของแสงทผานออกมาเปน II จะตองหมนแผนโพลารอยดแผนใดเขมสงสดของแสงทผานออกมาเปน II11 จะตองหมนแผนโพลารอยดแผนใดแผนหนงเปนมมเทาใดจงจะทาใหความเขมของแสงลดลงเปนครงหนงลดลงเปนครงหนงของ I1
วธทาแสงทตกลงบนแผนตววเคราะหเปนแสงโพลาไรซ มความเขม I0
จากกฎของมาลส2
0 cosI I
ถา จะได 12 2
II 211 cos
2I I 2 22cos 0 5
I1 I1/2
cos 0.5 045 45
จะตองหมนตววเคราะหไป 450 จงจะทาใหแสงทผานออกมามความเขมจะตองหมนตววเคราะหไป 450 จงจะทาใหแสงทผานออกมามความเขมลดลงเหลอครงหนง
Liquid Crystal Display (LCD)Liquid Crystal Display (LCD) โพลาไรเซชนโดยการสะทอนโพลาไรเซชนโดยการสะทอน
(Polarization by Reflection)
มมทใหแสงสะทอนทโพลาไรซในแนวขนานกบผว (ต งฉากกบระนาบตกกระทบ) เรยกวา มมบรวสเตอร (Brewster angle, θB)
ไ มสมบตคอ แนวแสงสะทอนทไดจากมมดงกลาวจะตงฉากกบแสงหกเห B+ r=90o
)90sin(sin 21 nn o
cos 2n
2tan n
1tan
n
n ขนกบ λ B ขนกบ λ
![Page 5: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/5.jpg)
โพลาไรเซชนโดยการสะทอนโพลาไรเซชนโดยการสะทอน(Polarization by Reflection)(Polarization by Reflection) โพลาไรเซชนโดยการสะทอนโพลาไรเซชนโดยการสะทอนโพลาไรเซชนโดยการสะทอนโพลาไรเซชนโดยการสะทอน
(Polarization by Reflection)แสงสะทอนจะเปนแสงโพลาไรซในแนวราบ(ขนานกบผวนา) ถาตองการทจะลดแสงสะทอนจากสวนนตองสวมแวนกนแดดทม ตองการทจะลดแสงสะทอนจากสวนนตองสวมแวนกนแดดทมแนวโพลาไรซในแนวต งในแนวต ง
ตวอยาง แสงไมโพลาไรซทามม 580 กบแผนแกวราบ พบวาแสงทสะทอนออกมาเปนแสงโพลาไรซสมบรณ จงหาดชนหกเหของแกว และมมทแสง หกเหในแกว
)90sin(sin 21 nn o
วธทา
cos )(
2
21
n
1
2tannn
จาก , n1=1
2tan n จะได ดชนหกเหของแกว 0
2 tan58 1.6n Ans
จากกฎของสเนลล 1 1 2 2sin sinn n 0sin58
2sin58sin 0.53
1.6
02 32 Ans
ตวอยางตวอยาง:: โพลาไรเซชน เมอ sapphire (อญมณชนดหนง) อยในอากาศ จะมมมวกฤต 34.4 องศา จงหาคานวณหามมโพลาไรซมมโพลาไรซของ sapphire น pp
B
c
ใชกฏของสเนลล )90sin(sin 21 BB nn 2211 sinsin nn
จะเกดมมวกฤตไดเมอแสงเดนทาง
21 BB
21 cossinn
nn BB
จาก sapphire(nมาก)อากาศ(nนอย) 1
2tannn
B
771)90sin()1(sin1cn
)434i (1
1 n)
177.1(tan)(tan 1
1
21 B n
n
77.1)4.34sin(
2 n5.60B
![Page 6: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/6.jpg)
โพลาไรเซชนโดยการหกเหสองแนวโพลาไรเซชนโดยการหกเหสองแนว(Polarization by double refraction)
(แกนทศน)
Isotropic materail (สารสมลกษณ) แกว ของเหลวAnisotropic material ไ
วสดไบรฟรนเจนซ (Birefringent)
Anisotropic material (สารอสมลกษณ) ผลกแคลไซต
วสดไบรฟรนเจนซ (Birefringent)
การประยกตใชงานการประยกตใชงาน
- การหาการกระจายของแรงในวสด- การหาการกระจายของแรงในวสด- การหาความเขมขนของสารละลาย-ระนาบ, การบดไปของระนาบแสงโพลาไรซpolarimeter saccharimeterpolarimeter, saccharimeter
polariscope
โพลาไรเซชนโดยการกระเจงแสงโพลาไรเซชนโดยการกระเจงแสง (Polarization by Scattering)
ป ไ โ ไ ใ แสงทกระเจงออกมานนจะเปนแสงไมโพลาไรซในแนวเดม แตแตแสงในแนวต งฉากกบแนวเดมน นจะเปนแสงโพลาไรซแสงในแนวต งฉากกบแนวเดมน นจะเปนแสงโพลาไรซ และ สาหรบในทศทางอนๆ นน แสงจะเปนแสงโพลาไรซบางสวนสาหรบในทศทางอนๆ นน แสงจะเปนแสงโพลาไรซบางสวน
โพลาไรเซชนโดยการกระเจงแสงโพลาไรเซชนโดยการกระเจงแสง (Polarization by Scattering)
I 1/λ4I 1/λ
![Page 7: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/7.jpg)
โพลาไรเซชนโดยการกระเจงแสงโพลาไรเซชนโดยการกระเจงแสง ((P l i i b i )P l i i b i )((Polarization by Scattering)Polarization by Scattering)
การกระเจงของแสงม 2 ลกษณะ 1. เกดจากอนภาคทมขนาดโตอนภาคทมขนาดโต เมอเทยบกบความยาวคลนแสง เมอ
ใ อนภาคใหญเกนขนาดอาจเกดการการดดกลนคลนแสงเฉพาะความยาวคลนไดคลนได
2. เกดจากอนภาคทมขนาดเลกอนภาคทมขนาดเลกกวาความยาวคลนแสง การทเรามองเหนทองฟาเปนสนาเงนหรอฟาน น เพราะวาแสงสนาเงนเกดการกระเจงกบโมเลกลของอากาศไดดกวากบโมเลกลของอากาศไดดกวา
ตวอยางตวอยาง: : การแทรกสอดในสลตค การแทรกสอดในสลตค ((ความเขมแสงกบมมนอยมากความเขมแสงกบมมนอยมาก))((ความเขมแสงกบมมนอยมากความเขมแสงกบมมนอยมาก))
เมอวดความเขมแสงของรวการแทรกสอดจากการแทรกสอดของ Young ทตาแหนงของคา y คาหนง พบวา I/I = 0 810 เมอแสงมความยาวทตาแหนงของคา y คาหนง พบวา I/Imax = 0.810 เมอแสงมความยาวคลน 600 nm เมอเปลยนแสงทใชในการทดลอง ปรากฏวาความเขมของแสงทตาแหนงเดมตาแหนงเดมลดลง 64% หาความยาวคลนของแสงทใชน
ILmax
1cosII
dLy
ฉากรบภาพ II 81.0max
)2
(cos2
II
2 )sin(cos2
d
II
)600( 1Lnmnm600
max
)
2(
maxI 2 )(max I
ถา θ มคามมนอยๆ)1(15505
81.0cos)600( 1
Ld
Lnmy
max
1costansinII
dLy
)1(15505
dLy
ตวอยางตวอยาง: : การแทรกสอดในสลตคการแทรกสอดในสลตคตวอยางตวอยาง: : การแทรกสอดในสลตค การแทรกสอดในสลตค ((ความเขมแสงกบมมนอยมากความเขมแสงกบมมนอยมาก))
เมอวดความเขมแสงของรวการแทรกสอดจากการแทรกสอดของ Young ทตาแหนงของคา y คาหนง พบวา I/I = 0 810 เมอแสงมความยาว
((ความเขมแสงกบมมนอยมากความเขมแสงกบมมนอยมาก))
ทตาแหนงของคา y คาหนง พบวา I/Imax = 0.810 เมอแสงมความยาวคลน 600 nm เมอเปลยนแสงทใชในการทดลอง ปรากฏวาความเขมของแสงทตาแหนงเดมลดลง 64% หาความยาวคลนของแสงทใชน
I L64.0
II 64.0cos 1
dLy
ฉ กรบภ พ?
max
I
)2(87.36
dLy
ฉากรบภาพ
1cos ILy
d
155051)1(maxId
y
87.36155051
)2()1(
nm5.420
ตวอยางตวอยาง: : การเลยวเบน การเลยวเบน ((มมเรยเลหมมเรยเลห))นกวาดรป impressionist Georges Seurat วาดรปทโดงดงมากรปหนง โดยการวาดจดเลกๆ ดวยแมส จดแตละจดมเสนผาศนยกลางประมาณ 2.00
ใ ใ ป mm เขาใชวธวาดจดสแดงและสเขยวขางๆ กน เพอจะใหมองเหนเปนสผสม ถาคณไดไปดรปวาดนท พพธภณฑศลปะท Chicago คณจะตองอยหางจากรปนเทาไรถงจะไมเหนสเปนจดๆ (ใหคดวา = 500 nm และเสนผาศนยรปนเทาไรถงจะไมเหนสเปนจดๆ (ใหคดวา = 500 nm และเสนผาศนย กลางรมานตาคน 4.00 mm)
รมานตา
d 221
x
xD 22.1
x
3
3
9 1021041050022.1
Sunday Afternoon on the Isle of La Grande Jatte mx 1.13
![Page 8: -8) PHYSICS 207106 · ตวอยัาง่: โพลาไรเซชนโดยั polarizers เมอวางแผื่ ่น polarizers 3 แผนซ่้อนก](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040713/5e19b71d516daf734246ebdf/html5/thumbnails/8.jpg)
ตวอยาง: โพลาไรเซชน (มมบรวสเตอร)ตวอยาง: โพลาไรเซชน (มมบรวสเตอร)การสะทอนจากผวของสระวายนาในเวลาทตางกน ในตอนกลางวนแสงแดดจะถกสะทอนจากผวเรยบของสระวายนาทไมมคน และในตอนกลางคนแสงสวางจาใตนาถกเปดในสระจากผวเรยบของสระวายนาทไมมคน และในตอนกลางคนแสงสวางจาใตนาถกเปดในสระนา อยากทราบวามมสะทอน และมมหกเหจะมคาเปนเทาใดทจะทาใหแสงถกโพลาไรซอยางสมบรณของทงสองชวงเวลาดงกลาว กาหนดใหนามดชนหกเหเทากบ 1.33
B
กลางวนกลางวนr 153
33.100.133.1tan
1
2 B nn
B
R
n1
n290
r
90180
1.53
rR
rB
1.53)33.1(tan 1 B
R
9.36R
00.1t 2nR n2
กลางคนกลางคน9.36B
00133.1
tan
1
1
2 B n
B
n190
r
90180
9.36
rR
rB
9.36)33.100.1(tan 1
B1.53R
อาหารสมอง: การวเคราะหแรงเคนโดยโพลาไรเซชน
วตถโปรงใสบางฃนด เชน แกว หรอ พลาสตกจะเปนตวกลางสมลกษณ (isotropic) แตถาถกอดถกดง จะแสดงตวเปนตวกลางอสมลกษณ(isotropic) แตถาถกอดถกดง จะแสดงตวเปนตวกลางอสมลกษณ(anisotropic) ออนๆ โดยมแกนทศนอยในทศของแรงกระทา เมอนาไปสองระหวางตวทาแสงโพลาไรซและตววเคราะห แสงจะผานไปไดมาก
บางนอยบางไมเทากน ทาใหมองเหนเปนรว จากรวเหลานทาใหทราบวาสวนไหนของวตถไดรบแรงกระทามากหรอนอย
เมอวศวกรตองการทราบการกระจายแรงในเครองมอหรอผลตภณฑ เขาจะสรางแบบจาลองจากพลาสตก แลวนาไปวเคราะหแรงเคนโดยสองผานแสง
โพลาไรซ เพอจะทราบไดวาสวนไหนจะไดรบแรงมากหรอนอย