Оптически активные материалы Polaroid и их применение.
Polaroid (polarizer)
Поляризационные фильтры Polaroid: история создания, принцип действия и состав (сульфат иодохинина). Оптически активные материалы для мгновенной фотографии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Оптически активный материал
Optically active material
Синтетический пластиковый лист Polaroid – это зарегистрированный товарный знак, принадлежащий и производимый корпорацией Polaroid, используемый в качестве поляризатора или поляризующего фильтра. Название "Polaroid" вошло в обиход с появлением в начале 1960-х годов запатентованных фотопленок и камер, выпускаемых этой корпорацией для создания "мгновенных снимков".
A Polaroid synthetic plastic sheet is a brand name product trademarked and produced by the Polaroid Corporation used as a polarizer or polarizing filter. The term “Polaroid” entered the common vocabulary with the early 1960s introduction of patented film and cameras manufactured by the corporation that produced “instant photos”.
Патент
Оригинальный материал, запатентованный в 1929 году и усовершенствованный в 1932 году Эдвином Лэндом, состоит из множества микроскопических кристаллов сульфата йодохинина (герапатита), внедренных в прозрачную полимерную пленку из нитроцеллюлозы. Иглковидные кристаллы выравниваются в процессе изготовления пленки путем растяжения или воздействия электрических или магнитных полей. При выравнивании кристаллов лист становится дихроичным: он поглощает свет, поляризованный параллельно направлению выравнивания кристаллов, и пропускает свет, поляризованный перпендикулярно ему. Результирующее электрическое поле электромагнитной волны (например, света) определяет ее поляризацию. Если волна взаимодействует с рядом кристаллов, как в листе поляроида, любое изменяющееся электрическое поле, направленное параллельно этому ряду кристаллов, вызывает протекание тока вдоль него. Электроны, движущиеся в этом токе, сталкиваются с другими частицами и переизлучают свет в обоих направлениях. Это приводит к гашению падающей волны, практически не проходящей через лист. Компонента электрического поля, перпендикулярная ряду кристаллов, может вызывать лишь незначительные перемещения электронов, поскольку они не могут сильно смещаться из стороны в сторону. Это означает, что изменения в перпендикулярной компоненте поля будут незначительными, что приведет к прохождению только той части световой волны, которая поляризована перпендикулярно кристаллам, и, следовательно, позволит использовать материал в качестве светового поляризатора. Этот материал, известный как лист J, позже был заменен улучшенным листом H Polaroid, изобретенным Лэндом в 1938 году. Лист H представляет собой полимер поливинилового спирта (ПВА), пропитанный йодом. В процессе производства полимерные цепи ПВА растягиваются таким образом, что образуют упорядоченный массив выровненных линейных молекул в материале. Добавка йода присоединяется к молекулам ПВА и делает их проводящими вдоль цепей. Свет, поляризованный параллельно цепям, поглощается, а свет, поляризованный перпендикулярно цепям, пропускается. Другой тип поляроида – поляризатор листа K, который состоит из выровненных поливиниленовых цепей в полимере ПВА, полученном путем дегидратации ПВА. Этот поляризатор особенно устойчив к воздействию влаги и тепла.
The original material, patented in 1929 and further developed in 1932 by Edwin H. Land, consists of many microscopic crystals of iodoquinine sulphate (herapathite) embedded in a transparent nitrocellulose polymer film. The needle like crystals are aligned during the manufacture of the film by stretching or by applying electric or magnetic fields. With the crystals aligned, the sheet is dichroic: it tends to absorb light which is polarized parallel to the direction of crystal alignment but to transmit light which is polarized perpendicular to it. The resultant electric field of an electromagnetic wave (such as light) determines its polarization. If the wave interacts with a line of crystals as in a sheet of polaroid, any varying electric field in the direction parallel to the line of the crystals will cause a current to flow along this line. The electrons moving in this current will collide with other particles and re emit the light backwards and forwards. This will cancel the incident wave causing little or no transmission through the sheet. The component of the electric field perpendicular to the line of crystals, however, can cause only small movements in the electrons as they cannot move very much from side to side. This means there will be little change in the perpendicular component of the field leading to transmission of the part of the light wave polarized perpendicular to the crystals only, hence allowing the material to be used as a light polarizer. This material, known as J sheet, was later replaced by the improved H sheet Polaroid, invented in 1938 by Land. H sheet is a polyvinyl alcohol (PVA) polymer impregnated with iodine. During manufacture, the PVA polymer chains are stretched such that they form an array of aligned, linear molecules in the material. The iodine dopant attaches to the PVA molecules and makes them conducting along the length of the chains. Light polarized parallel to the chains is absorbed, and light polarized perpendicular to the chains is transmitted. Another type of Polaroid is the K sheet polarizer, which consists of aligned polyvinylene chains in a PVA polymer created by dehydrating PVA. This polarizer material is particularly resistant to humidity and heat.
Приложения
Поляризующие листы используются в жидкокристаллических дисплеях, оптических микроскопах и солнцезащитных очках. Поскольку поляризующий лист дихроичен, он поглощает свет, поляризованный в одной плоскости, поэтому солнцезащитные очки уменьшают частично поляризованный свет, отражаемый от ровных поверхностей, таких как окна и водная гладь, например. Они также применяются для определения ориентации цепей в прозрачных пластиковых изделиях, изготовленных из полистирола или поликарбоната. Интенсивность света, проходящего через поляризатор, описывается законом Малуса. Поляроиды изготавливаются из поликарбонатных композиций.
Polarizing sheets are used in liquid crystal displays, optical microscopes and sunglasses. Since Polaroid sheet is dichroic, it will absorb impinging light of one plane of polarization, so sunglasses will reduce the partially polarized light reflected from level surfaces such as windows and sheets of water, for example. They are also used to examine for chain orientation in transparent plastic products made from polystyrene or polycarbonate. The intensity of light passing through a Polaroid polarizer is described by Malus' law. Polaroids are materials of polycarbonate compounds.