polarizarea luminii Este fenomenul care apare atunci când unda electromagnetică care constituie lumina vizibilă oscilează într-o direcție preferențială. O undă electromagnetică este compusă dintr-o undă electrică și o undă magnetică, ambele transversale față de direcția de propagare. Oscilația magnetică este simultană și inseparabilă de oscilația electrică și apare în direcții ortogonale reciproc..
Lumina pe care o emit majoritatea surselor de lumină, cum ar fi Soarele sau un bec, este nepolarizată, ceea ce înseamnă că ambele componente: electrice și magnetice, oscilează în toate direcțiile posibile, deși întotdeauna perpendiculare pe direcția de propagare..
Dar când există o direcție preferențială sau unică de oscilare a componentei electrice, atunci vorbim de o undă electromagnetică polarizată. Mai mult, dacă frecvența oscilației este în spectrul vizibil, atunci vorbim de lumină polarizată..
În continuare vom vedea tipurile de polarizare și fenomenele fizice care produc lumină polarizată..
Indice articol
Polarizarea liniară apare atunci când planul de oscilație al câmpului electric al undei luminoase are o singură direcție, perpendiculară pe direcția de propagare. Acest plan este luat, prin convenție, ca planul de polarizare.
Și componenta magnetică se comportă la fel: direcția sa este perpendiculară pe componenta electrică a undei, este unică și este, de asemenea, perpendiculară pe direcția de propagare..
Figura superioară arată o undă polarizată liniar. În cazul prezentat, vectorul câmpului electric oscilează paralel cu axa X, în timp ce vectorul câmpului magnetic oscilează simultan cu cel electric, dar în direcția Y. Ambele oscilații sunt perpendiculare pe direcția Z de propagare..
Polarizarea liniară oblică poate fi obținută ca urmare a suprapunerii a două unde care oscilează în fază și care au planuri de polarizare ortogonale, după cum se arată în figura de mai jos, unde planul de oscilație al câmpului electric în unda de lumină este prezentat în albastru ..
În acest caz, amplitudinea câmpurilor electrice și magnetice ale undei luminoase are magnitudine constantă, dar direcția sa se rotește cu viteză unghiulară constantă în direcția transversală față de direcția de propagare..
Figura inferioară arată rotația amplitudinii câmpului electric (în culoare roșie). Această rotație rezultă din suma sau suprapunerea a două unde cu aceeași amplitudine și polarizate liniar în planuri ortogonale, a căror diferență de fază este π / 2 radiani. Ele sunt reprezentate în figura de mai jos ca valuri albastre și respectiv verzi.
Modul de a scrie componentele matematic X și Da a câmpului electric al unei unde cu polarizare circulară dreaptă, amplitudine Eo și care se răspândește în direcție z este:
ȘI = (Ex eu; Hei j; Ez k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] eu; Cos [(2π / λ) (c t - z) - π / 2] j; 0 k)
În schimb, un val cu polarizare circulară stângaci amplitudine Eo care se răspândește în direcție z este reprezentat de:
ȘI = (Ex eu; Hei j; Ez k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] eu, Cos [(2π / λ) (c t - z) + π / 2] j, 0 k)
Rețineți că semnul este modificat de diferența de fază a unui sfert de undă al componentei Da, în ceea ce privește componenta X.
Atât de mult pentru caz dextro-rotatorie Ce stangaci, vectorul câmpului magnetic B este legat de vectorul câmpului electric ȘI prin produs vectorial între vectorul unitar în direcția de propagare și ȘI, incluzând un factor de scală egal cu inversul vitezei luminii:
B = (1 / c) sauz ｘ ȘI
Polarizarea eliptică este similară polarizării circulare, cu diferența că amplitudinea câmpului se rotește descriind o elipsă în locul unui cerc..
Unda cu polarizare eliptică este suprapunerea a două unde polarizate liniar în planuri perpendiculare cu un avans sau întârziere de π / 2 radianii în faza unuia față de cealaltă, dar cu adăugarea că amplitudinea câmpului în fiecare dintre componente este diferită.
Când un fascicul de lumină nepolarizat lovește o suprafață, de exemplu sticla sau suprafața apei, o parte a luminii este reflectată și o parte este transmisă. Componenta reflectată este parțial polarizată, cu excepția cazului în care incidența fasciculului este perpendiculară pe suprafață.
În cazul particular în care unghiul fasciculului reflectat formează un unghi drept cu fasciculul transmis, lumina reflectată are polarizare liniară totală, în direcția normală față de planul de incidență și paralelă cu suprafața reflectorizantă. Unghiul de incidență care produce polarizarea totală prin reflexie este cunoscut sub numele de Unghiul Brewster.
Unele materiale permit transmiterea selectivă a unui anumit plan de polarizare a componentei electrice a undei luminoase.
Aceasta este proprietatea utilizată pentru fabricarea filtrelor de polarizare, în care se folosește în general un polimer pe bază de iod, întins până la limită și aliniat sub formă de grilă, compactat între două foi de sticlă..
Un astfel de aranjament acționează ca o rețea conductivă care „scurtcircuitează” componenta electrică a undei de-a lungul canelurilor și permite componentelor transversale să treacă prin fasciculul polimeric. Lumina transmisă este astfel polarizată în direcția transversală a striatului.
Prin plasarea unui al doilea filtru polarizant (numit analizor) pe lumina deja polarizată, se poate obține un efect de declanșare..
Când orientarea analizorului coincide cu planul de polarizare a luminii incidente, toată lumina trece, dar pentru direcția ortogonală, lumina este complet stinsă.
Pentru pozițiile intermediare există o trecere parțială a luminii, a cărei intensitate variază în funcție de Legea Malus:
I = Io CosDouă(θ).
Lumina în vid, ca toate undele electromagnetice, se propagă cu o viteză c de aproximativ 300.000 km / s. Dar într-un mediu translucid viteza sa v este puțin mai puțin. Coeficientul dintre c Da v se numeste indicele de refracție a mediului translucid.
În unele cristale, cum ar fi calcitul, indicele de refracție este diferit pentru fiecare componentă de polarizare. Din acest motiv, atunci când un fascicul de lumină trece printr-o sticlă cu birefringență, fasciculul este separat în două fascicule cu polarizare liniară în direcții ortogonale, după cum se verifică cu un filtru polarizator-analizor..
Lumina reflectată de la suprafața apei mării sau a lacului este parțial polarizată. Lumina din cerul albastru, dar nu din nori, este parțial polarizată.
Unelor insecte le place gândacul Cetonia aurata reflectă lumina cu polarizare circulară. Figura de mai jos prezintă acest fenomen interesant, în care lumina reflectată de gândac poate fi observată succesiv fără filtre, cu un filtru polarizant drept și apoi cu un filtru polarizator stâng..
În plus, a fost amplasată o oglindă care produce o imagine cu o stare de polarizare inversată față de lumina reflectată direct de gândac..
Filtrele de polarizare sunt utilizate în fotografie pentru a elimina strălucirea produsă de lumina reflectată de pe suprafețele reflectorizante, cum ar fi apa..
Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru a elimina strălucirea produsă de lumina cerului albastru parțial polarizată, obținând astfel fotografii cu contrast mai bun..
În chimie, precum și în industria alimentară, un instrument numit polarimetru, care permite măsurarea concentrației anumitor substanțe care în soluție produc o rotație a unghiului de polarizare.
De exemplu, prin trecerea luminii polarizate și cu ajutorul unui polarimetru, concentrația de zahăr din sucuri și băuturi poate fi determinată rapid pentru a verifica dacă aceasta este conformă cu standardele producătorului și controalele de sănătate.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.