Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvernig getur maður ákvarðað hvort ljós frá einhverjum hlut sé skautað?

Ljós er sveiflur í rafsviði og segulsviði. Báðar þessar stærðir eru vigrar, það er þær einkennast af bæði stefnu og styrk. Rafsviðið liggur hornrétt á segulsviðið og báðar stærðirnar eru hornréttar á útbreiðslustefnu ljósgeislans.

Mynd 1. Vigraþrenna sem einkennir ljósgeisla: E er rafsviðsvigur, B er segulsviðsvigur og k er bylgjuvigur sem ákvarðar útbreiðslustefnu og öldulengd.

Almennt er stefna rafsviðs í ljósgeisla tilviljanakennd í plani sem er hornrétt á útbreiðslustefnuna, og síbreytileg með tíma. Þá segjum við að ljósið sé óskautað. Ýmsar leiðir má nota til að sía út eina ákveðna stefnu af rafsviðinu og þá segjum við að ljósið sé línulega skautað. Skautaða ljósgeisla má framkalla með svokölluðum skautunarsíum, með speglun á gegnsæjum fleti og með ljósdreifingu.

Virkni skautunarsía er háð stefnu rafsviðs ljósgeisla miðað við innra hnitakerfi síunnar. Þessu getum við líkt við streng sem liggur á milli lóðréttra rimla í girðingu. Lóðréttar sveiflur á strengnum komast í gegnum girðinguna, en láréttar sveiflur speglast af henni og komast ekki í gegn. Skautunarsíurnar hleypa einni skautunarstefnu í gegn en drekka í sig orkuna úr hinni skautunarstefnunni. Sólgleraugu af polaroid-gerð eru skautunarsíur sem hleypa lárétt skautuðum geislum í gegn þegar gleraugun eru í eðlilegri stöðu á nefi standandi eða sitjandi manns. Skautunarsíur eru líka framleiddar í stærri plastörkum.

Óskautaður geisli verður skautaður við að fara í gegnum skautunarsíu. Með því að raða tveimur síum saman og snúa annarri hvorri síunni getum við stjórnað styrk geislans sem kemst í gegnum báðar síurnar. Við erum þannig komin með breytilegan ljósstyrkstilli. Þegar eiginstefnur síanna eru hornréttar hvor á aðra kemst ekkert ljós í gegnum síusamlokuna.

Til að dæma um skautunareiginleika einhvers ljósgeisla er nóg að bregða skautunarsíu fyrir hann og snúa síunni. Óskautaður geisli dofnar í tæplega helming af upphaflegum styrk, óháð hornstöðu síunnar. Skautaður geisli dofnar aðeins lítillega við einhverja eina hornstöðu en hverfur alveg við aðra sem er 90° frá þeirri fyrri.

Skautað ljós er víða að finna í náttúrunni. Speglun af gleri við 56° innfallshorn (við normal á speglunarflöt) gefur skautaðan geisla. Þannig má slökkva á spegilmynd einhvers í gleri með því að bregða skautunarsíu í réttri stöðu fyrir geislann. Við önnur innfallshorn fæst hlutskautaður speglaður geisli, svo skautunarsía eyðir spegilmyndinni ekki alveg. Þetta má einnig skoða við speglun af vatnsfleti undir 53° horni. Polaroid-sólgleraugun sem stangveiðimenn nota eru ætluð til að eyða speglun geisla frá sól eða skýjum af vatnsfletinum.

Ljósdreifing í lofthjúpnum, sem gefur himninum bláa litinn, gefur einnig skautað ljós þegar horft er til himins hornrétt á stefnu til sólar.

Augu okkar eru ekki næm fyrir skautunarstefnu og því förum við almennt á mis við ýmis fyrirbæri sem tengjast skautun. Á svipaðan hátt og ísog skautunarsíunnar er háð stefnu rafsviðsins í ljósgeislanum, má finna efni með tvíbrotseiginleika þar sem ljóshraðinn er háður stefnu rafsviðsins miðað við innra hnitakerfi efnisins. Þekktast þessara efna er steintegundin silfurberg. Tvíbrjótandi efni geta breytt skautunareiginleikum ljósgeisla og breytingin verður háð öldulengd og þar með litaáferð.

Öll völsuð plastefni, svo sem sellófan og flest plastlímbönd, eru tvíbrjótandi. Efniseiginleikarnir eru ekki þeir sömu í völsunarstefnuna og þvert á hana. Hvítur skautaður geisli sem fer í gegnum misþykkan stafla af tvíbrjótandi efni, klofnar upp í litablöndur, sem hver hefur sitt skautunarástand. Með því að bregða skautunarsíu í geislann kemur fram litamynstur sem við greinum ekki án síunnar. Á myndunum hér að neðan er sýndur stafli af límbandsræmum. Fjöldi laga af límbandinu stjórnar því hvaða litur hefur skautunarstefnu sem passar fyrir síuna sem lögð er ofan á staflann.



Mynd 2. Litadreifing með óbreytt skautunarástand eftir ferðalag í gegnum misþykkan stafla af límbandi.



Mynd 3. Litadreifing þar sem skautunarstefna hefur snúist um 90° við að fara í gegnum misþykkan stafla af límbandi.

Útgáfudagur

1.7.2003

Spyrjandi

Gunnar Gunnarsson

Efnisorð

Höfundur

Ari Ólafsson

dósent í eðlisfræði við HÍ

Tilvísun

Ari Ólafsson. „Hvernig getur maður ákvarðað hvort ljós frá einhverjum hlut sé skautað?“ Vísindavefurinn, 1. júlí 2003. Sótt 19. október 2018. http://visindavefur.is/svar.php?id=3543.

Ari Ólafsson. (2003, 1. júlí). Hvernig getur maður ákvarðað hvort ljós frá einhverjum hlut sé skautað? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=3543

Ari Ólafsson. „Hvernig getur maður ákvarðað hvort ljós frá einhverjum hlut sé skautað?“ Vísindavefurinn. 1. júl. 2003. Vefsíða. 19. okt. 2018. <http://visindavefur.is/svar.php?id=3543>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Gunnhildur Óskarsdóttir

1959

Gunnhildur Óskarsdóttir er dósent í kennslufræði við Deild kennslu- og menntunarfræði við Háskóla Íslands. Rannsóknir hennar hafa einkum beinst að námi og kennslu ungra barna í grunnskóla, náttúrufræðikennslu og kennaramenntun.