Différences entre la lumière et la polarisation des ondes électromagnétiques

Différences entre la lumière et la polarisation des ondes électromagnétiques

Contexte et interprétation actuelle

Les ondes électromagnétiques sont considérées comme des ondes transversales dans lesquelles les vibrations des champs électriques et magnétiques sont perpendiculaires les uns aux autres et à la direction de propagation (fig.1). Ces deux champs changent avec le temps et l'espace dans un mode sinusoïdal .

En général , seul le champ électrique est représenté , lié à la direction de propagation , parce que c'est avec le champ électrique que les détecteurs ( yeux, film photographique , CCD, etc ) interagissent.

Fig.1 propagation d'ondes électromagnétiques

La lumière visible représente seulement une petite partie du spectre électromagnétique complet. Les ondes électromagnétiques de longueurs d'onde plus courtes et plus hautes énergies de la lumière ultraviolette , les rayons X et les rayons gamma. Les ondes électromagnétiques avec des longueurs d'onde et les énergies inférieurs comprennent la lumière infrarouge, micro-ondes et ondes radio et de télévision.

Type de rayonnement gamme de longueur d'onde

rayons gamma < 13 heures
rayons -X 1 nm 13:00
ultraviolet de 400 nm -1 nm
visible 750 nm -400 nm
infrarouge de 2,5 mm -750 nm
micro-ondes 1 mm -25 mm
les ondes radio > 1 mm

La polarisation d'une onde électromagnétique se réfère à l'orientation de son champ électrique E. Lorsque la direction du champ électrique (E ) est variable de façon aléatoire dans le temps sur une échelle très rapide et se rapportant à la direction de propagation de l'onde est considéré comme non polarisée.

Dans le cas d'une onde polarisée linéairement , le vecteur électrique a une orientation fixe par rapport à la direction de propagation , comme sur la figure 2 .

Figure 2 . L'orientation du champ électrique de l'onde électromagnétique polarisée polarisée ou non

La polarisation de l'onde électromagnétique peut être produit par l'absorption, la dispersion , la réflexion et la biréfringence .
Un polariseur linéaire est un dispositif qui permet seulement des composantes de champ électrique parallèle à une direction donnée (appelée axe de polarisation ) de passer à travers . Toute onde électromagnétique qui passe à travers un tel polariseur est polarisée dans la direction de l'axe de polarisation . Après avoir quitté le polariseur, la polarisation de l'onde (direction E- champ ) ne change pas, et la vague est considérée comme étant polarisé linéairement .
Si la lumière polarisée linéairement passe à travers un second polariseur , l'intensité transmise I ( θ ) des ondes à la sortie du second polariseur , est donnée par la loi de Malus d' .
La manière spécifique dans lequel un faisceau d' onde électromagnétique à une polarisation spécifique est réfléchie ( et réfracté ) à l'interface entre deux milieux différents peut être utilisée pour déterminer l'indice de réfraction de la matière solide .
Plus précisément, pour une interface particulière , il existe un angle d'incidence particulier (par rapport au vecteur normal de la surface ) , appelé l'angle de Brewster , qui est lié à l'indice de réfraction d'un matériau. A cet angle , le coefficient de réflexion de la lumière polarisée parallèlement au plan d'incidence est nul. Ainsi, si la lumière incidente est non polarisée et empiète sur la matière à l'angle de Brewster , la lumière réfléchie à partir de la matière solide sera polarisée dans le plan perpendiculaire au plan d'incidence. Si la lumière incidente est polarisée parallèlement au plan d'incidence, l'intensité de la lumière réfléchie sera théoriquement nulle à l'angle de Brewster .
L' expérience proposée utiliser la polarisation par réflexion en raison de sa simplicité, mais d'autres méthodes de polarisation peut être utilisé aussi.

Quand un fascicule lumière tombe sur le miroir M à angle de Brewster , le fascicule réfléchie est polarisée linéairement . L'utilisation d'un second miroir rotatif M ' la loi Malus peut être vérifiée. Si miroir M ' est tourné autour du PP' hache, le P 'S ' fascicule réfléchi a une intensité variable et deux deux valeurs maxime minim et . Lorsque le second fascicule tombe le premier fascicule à l'angle de Brewster fascicule du S'P ' a une valeur minimale .

Figure 3 . Polarisation par réflexion

Les expériences avec la lumière et de miroirs visibles ont été faites il ya plus de un siècle , à commencer par Brewster et répété dans beaucoup de laboratoires .
À ce jour, certaines expériences ont été faites afin de vérifier les phénomènes d' IR, et l'effet peut être accepté comme valable pour les rayons UV et gamma. Liée à ce type d'expérience , il vaut la peine de se rappeler un document de 1969 : polariseurs tournants pour les proches infrarouges, RM Lambert et al, J. Phys. E: Sci . Instrum . 2 799-801 doi: 10.1088/0022-3735/2/9/311 .

expérience proposée

Pour la théorie proposée est intéressée de vérifier comment cette expérience fonctionne au micro-ondes ou des ondes radio . Il est difficile de réaliser l'expérience pour les ondes radio de long, mais pour le domaine micro-ondes ou terraherz , la longueur d'onde de l'ordre submillimétrique ou centimètre il ne devrait pas y avoir des problèmes insurmontables pour répéter ce genre d'expérience .
En théorie, proposée il ya une différence fondamentale entre les ondes électromagnétiques et la lumière.
Pour le début est nécessaire de souligner que l'indice de réfraction défini pour la lumière n'a pas de signification en cas de micro-ondes ( par extension à d'autres ondes radio ) .
Il vaut la peine d'être rappelé une étude réalisée par une équipe de l'Université de l'Oklahoma disponibles au lien suivant: http://www.nhn.ou.edu/ ~ johnson/Education/Juniorlab/Microwave/2003SP_MicrowaveOptics.ppt # 27
Dans l'expérience, les micro-ondes polarisée réfléchie par une feuille de polyéthylène sont comptés pour un angle d'incidence différent . Ils ont obtenu maximum de réflexion pas pour une seule valeur de l'angle d'incidence , mais pour plus de valeurs. Leur conclusion : Nous sommes incapables de détecter angle de Brewster dans l'expérience proposée.
Les résultats obtenus sont sans signification dans le cadre de la physique actuelle .
En théorie proposée par l' indice de réfraction est une caractéristique de l'interaction des photons avec la matière.
Onde électromagnétique interagit d'une manière différente de la matière. Dans le cas des ondes électromagnétiques , en fonction du matériau , il est possible d'avoir plus d'un maximum de réflexion ou de ne pas avoir maxime du tout.
Par conséquent, dans un double dispositif de polarisation de miroir , en utilisant un four micro-ondes ou une source radio UHF , lorsque le second miroir est mis en rotation , l'intensité de micro-ondes ne modifie en fonction de la loi de Malus . Il est possible pour un angle différent d'avoir plus de temps que prévu maximum de micro-ondes polarisée réfléchie ou ne pas avoir de maximum et la conclusion est claire : ondes radio ne suit pas les mêmes règles comme les photons polarisés ( IR , VIS, etc UV) à la réflexion.
En utilisant une autre méthode de polarisation (absorption, diffusion , biréfringence ) la même différence entre la lumière et les ondes électromagnétiques devrait être obtenu .
L'expérience des ondes électromagnétiques UHF peut être beaucoup simplifié si au lieu de premier miroir polarisant l' effet de la polarisation due à une antenne spécifique est utilisé . L'orientation physique de l' antenne sans fil correspond à la polarisation des ondes radio reçues ou transmises par cette antenne . Ainsi , une antenne verticale reçoit et émet des ondes à polarisation verticale et horizontale d'une antenne reçoit ou émet des ondes polarisées horizontalement . Pour un micro-ondes
En conséquence, pour UHF , les ondes polarisées provenant d'un Disons antenne verticale chute directement sur ​​un miroir rotatif et selon l'interprétation actuelle de réflexion doit respecter la loi Malus . En réalité, l'expérience conduit à des résultats négatifs en ce qui concerne cette loi , et là encore l'hypothèse que la lumière est une onde électromagnétique est sans fondement.

Figure 4. Schéma simplifié des ondes électromagnétiques

L'interprétation corpusculaire détaillée de polarisation de la lumière est présenté dans le livre de l'avant.
L'analyse détaillée de l'interaction électromagnétique d'ondes avec la matière sera analysée dans un autre livre liées à l'électricité.

I as the first fascicle at the Brewster angle the S’P’ fascicle has a minimum value.