Введение
Измерение и интерпретация поляризации поперечных волн
Поляриметрия – это измерение и интерпретация поляризации поперечных волн, в особенности электромагнитных волн, таких как радио- или световые волны. Как правило, поляриметрия выполняется с электромагнитными волнами, прошедшими через вещество или отраженными, преломленными или дифракционными на нем, для характеристики этого вещества. Плоскополяризованный свет: согласно волновой теории света, обычный луч света рассматривается как колеблющийся во всех плоскостях, перпендикулярных направлению его распространения. Если этот обычный луч света пропустить через николь, то выходной луч будет колебаться только в одной плоскости.
Приложения
Поляриметрия тонких пленок и поверхностей обычно известна как эллипсометрия. Поляриметрия применяется в задачах дистанционного зондирования, таких как планетарная наука, астрономия и метеорологические радиолокаторы. Поляриметрию также можно включать в вычислительный анализ волн. Например, радиолокаторы часто учитывают поляризацию волн при постобработке для повышения точности идентификации объектов. В этом случае поляриметрия может использоваться для оценки мелкомасштабной текстуры материала, определения ориентации небольших структур в объекте и, при использовании круговых антенн, для определения количества отражений принятого сигнала (хиральность круговых поляризованных волн изменяется при каждом отражении).
Образование изображений
В 2003 году был представлен видимый и ближний инфракрасный (VNIR) спектрополяриметрический визуализатор с акустооптическим настраиваемым фильтром (AOTF). Гиперспектральная визуализация в диапазонах VNIR и LWIR демонстрирует более высокую эффективность по сравнению с обычными гиперспектральными визуализаторами. Эта технология была разработана в Исследовательской лаборатории армии США.
Гемология
Гемологи используют полярископы для выявления различных свойств исследуемых драгоценных камней. Для правильного исследования может потребоваться осмотр камня в различных положениях и под разными углами. Полярископ гемолога – это вертикально ориентированное устройство, обычно оснащенное двумя поляризующими линзами, расположенными одна над другой с некоторым зазором между ними. Источник света встроен в полярископ под нижней поляризующей линзой и направлен вверх. Драгоценный камень помещают на нижнюю линзу, и его можно правильно изучить, глядя на него через верхнюю линзу. Для работы с полярископом гемолог может вручную вращать поляризующие линзы, чтобы наблюдать различные характеристики драгоценного камня. Полярископы используют поляризующие фильтры для выявления свойств камня, связанных с тем, как он воздействует на проходящие через него световые волны. Полярископ может быть использован в первую очередь для определения оптического характера камня – является ли он одноосевым (изотропным), аномально двуосевым (изотропным), двуосевым (анизотропным) или агрегатом. Если камень обладает двойным лучепреломлением и не является агрегатом, полярископ можно использовать для дальнейшего определения его оптической фигуры – одноосевой или двуосевой. Для этого может потребоваться использование лупы, также известной как коноскоп. Наконец, полярископ можно использовать для обнаружения плеохроизма драгоценного камня, хотя для этой цели дихроскоп может быть предпочтительнее, поскольку он позволяет видеть плеохроические цвета рядом друг с другом, что облегчает идентификацию.
Оборудование
Поляриметр – это основной научный инструмент, используемый для выполнения этих измерений, хотя этот термин редко применяется для описания процесса поляриметрии, осуществляемого компьютером, например, в поляриметрической синтетической апертурной радиолокации. Поляриметрия может быть использована для измерения различных оптических свойств материала, включая линейный двулучепреломление, круговой двулучепреломление (также известное как оптическое вращение или оптическая вращательная дисперсия), линейный дихроизм, круговой дихроизм и рассеяние. Для измерения этих различных свойств было разработано множество конструкций поляриметров, некоторые устаревшие, а некоторые – современные. Наиболее чувствительные из них основаны на интерферометрах, а более традиционные поляриметры – на комбинациях поляризационных фильтров, волновых пластин или других элементов.
Астрономическая поляриметрия
Поляриметрия используется во многих областях астрономии для изучения физических характеристик источников, включая активные галактические ядра и блазары, экзопланеты, газ и пыль в межзвездной среде, сверхновые, гамма-всплески, вращение звезд, звездные магнитные поля, обломковые диски, отражение света в двойных звездах и космическое микроволновое фоновое излучение. Астрономические поляриметрические наблюдения проводятся в виде изобразительной поляриметрии, где поляризация измеряется как функция положения в изображении, или спектрополяриметрии, где поляризация измеряется как функция длины волны света, или широкополосной апертурной поляриметрии.