Zakaj se svetloba polarizira, ko se odbije in lomi?

Hiter odgovor:

Svetloba je prečni val, kar pomeni, da je električno polje (kot tudi magnetno polje) pravokotno na smer širjenja svetlobe (vsaj v izotropnih medijih - toda tukaj naj ostanejo stvari preproste).

Torej, ko je svetloba prizadeta poševno na meji dveh medijev, se lahko za električno polje šteje, da ima dve komponenti - eno v ravnini upadanja in eno pravokotno na to. Za nepolarizirano svetlobo smer električnega polja niha naključno (medtem ko ostane pravokotno na smer širjenja), zaradi česar sta obe komponenti enake velikosti.

Kolikšen del vsake komponente se prenaša in odraža, lahko ugotovimo z uporabo zakonov elektromagnetizma. Ne da bi se spuščal v matematične podrobnosti, naj citiram rezultat - # p # polarizacija (komponenta električnega polja v ravnini incidence) se ne odraža nasploh če je vpadni kot # theta # izpolnjuje

#theta = theta_B = tan ^ -1 (n_2 / n_1) #

kje # n_1 # in # n_2 # sta dva refrakcijska indeksa. Ta kot se imenuje Brewsterjev kot. Za svetlobo, ki potuje iz zraka v vodo, ima to vrednost približno # 53 ^ circ #

Drugi, tako imenovani # s # komponenta, tista, ki je pravokotna na ravnino vpadnosti, se prenaša in odraža pri vseh kotih vpadnosti # theta #).

Torej, ko svetloba prihaja do Brewsterovega kota - odbiti žarek nima nobene komponente v polarizacijski ravnini. V celoti je # s # polariziran. Prav zato se Brewsterjev kot imenuje tudi polarizacijski kot.

Za vpadne kote blizu Brewsterjevega kota ima odsevani žarek veliko več # s # polarizacijo kot # p # polarizacija - in je zato delno polarizirana.

Preneseni žarek ima obe komponenti in zato nikoli ni popolnoma polariziran. Vendar, pri Brewsterjevem kotu, vse # p # komponenta se prenaša (brez odseva) in samo del # s # komponenta se prenaša (preostanek se odraža) - tako oddajana svetloba je delno # p # polariziran. To velja tudi za kote blizu Brewsterjevega kota.

Čas potuje hitreje kot svetloba. Svetloba ima maso 0 in po Einsteinu se nič ne more premikati hitreje kot svetloba, če nima svoje teže kot 0. Zakaj potem čas potuje hitreje kot svetloba?

Čas ni nič drugega kot iluzija, ki jo obravnavajo mnogi fiziki. Namesto tega menimo, da je čas stranski proizvod hitrosti svetlobe. Če nekaj potuje s hitrostjo svetlobe, bo čas enak nič. Čas ne potuje hitreje kot svetloba. Niti čas niti svetloba nimata mase, to pomeni, da lahko svetloba potuje s hitrostjo svetlobe. Čas ni obstajal pred nastankom vesolja. Čas bo pri hitrosti svetlobe nič, kar pomeni, da čas sploh ne obstaja pri hitrosti svetlobe.

Zakaj modra svetloba lomi v večjih kotih kot rdeča svetloba v prozornih materialih?

Modre svetlobne žarke imajo krajšo valovno dolžino. Zaradi krajše valovne dolžine je refrakcija modre svetlobe večja od rdeče svetlobe. Skupaj za različne valovne dolžine so koti odstopanj za lomljene žarke v naših očeh v razponu od 40 ^ o do 42 ^ o. Reference: http://physicsclassroom.com/class/refrn/Lesson-4/Rainbow-Formation

Zakaj se svetloba lomi, ko gre skozi prizmo? Kako steklo upogiba svetlobne žarke?

Steklo upočasni svetlobne valove, ko vstopajo v nov medij pod kotom. Če je svetlobni žarek vstopil v steklo pod kotom 90 °, ne bi bilo refrakcije, ker bi se vsa svetloba upočasnila hkrati. Ko svetlobni žarek vstopi v steklo pod kotom, se vodilni rob žarka, ki vstopi v medij, najprej upočasni, medtem ko se preostali del žarka kasneje upočasni. To povzroči, da se svetloba lomi ali upogne. Pomislite na to kot na avto, ki zadene globoko lužo. Če se obe kolesi hkrati zaletita v lužo, se avto upočasni, vendar se ne obrne. Če desno kolo udari v lužo, se desno kolo upočasni, medtem ko se levo kolo nadaljuje z enako hitrostjo.