De polarisatie van licht Het is het fenomeen dat optreedt wanneer de elektromagnetische golf die het zichtbare licht vormt, in een voorkeursrichting oscilleert. Een elektromagnetische golf is samengesteld uit een elektrische golf en een magnetische golf, beide dwars op de voortplantingsrichting. Magnetische trilling is gelijktijdig en onlosmakelijk verbonden met elektrische trilling en vindt plaats in onderling orthogonale richtingen..
Het licht dat de meeste lichtbronnen uitzenden, zoals de zon of een gloeilamp, is niet-gepolariseerd, wat betekent dat beide componenten: elektrisch en magnetisch, in alle mogelijke richtingen oscilleren, hoewel altijd loodrecht op de voortplantingsrichting..
Maar als er een preferentiële of unieke oscillatierichting is van de elektrische component, dan spreken we van een gepolariseerde elektromagnetische golf. Bovendien, als de frequentie van de oscillatie in het zichtbare spectrum ligt, spreken we van gepolariseerd licht..
Vervolgens zullen we de soorten polarisatie en de fysische verschijnselen zien die gepolariseerd licht produceren..
Artikel index
Lineaire polarisatie treedt op wanneer het oscillatievlak van het elektrische veld van de lichtgolf een enkele richting heeft, loodrecht op de voortplantingsrichting. Dit vlak wordt volgens afspraak genomen als het polarisatievlak.
En de magnetische component gedraagt zich hetzelfde: zijn richting staat loodrecht op de elektrische component van de golf, hij is uniek en hij staat ook loodrecht op de voortplantingsrichting..
De bovenste figuur toont een lineair gepolariseerde golf. In het weergegeven geval oscilleert de elektrische veldvector parallel aan de X-as, terwijl de magnetische veldvector gelijktijdig oscilleert met de elektrische, maar in de Y-richting. Beide oscillaties staan loodrecht op de Z-voortplantingsrichting..
Schuine lineaire polarisatie kan worden verkregen als gevolg van de superpositie van twee golven die in fase oscilleren en orthogonale polarisatievlakken hebben, zoals het geval is in de onderstaande afbeelding, waar het oscillatievlak van het elektrische veld in de lichtgolf in blauw wordt weergegeven. ..
In dit geval heeft de amplitude van de elektrische en magnetische velden van de lichtgolf een constante grootte, maar de richting ervan roteert met een constante hoeksnelheid in de richting dwars op de voortplantingsrichting..
De onderste figuur toont de rotatie van de amplitude van het elektrische veld (in rode kleur). Deze rotatie is het resultaat van de som of superpositie van twee golven met dezelfde amplitude en lineair gepolariseerd in orthogonale vlakken, waarvan het faseverschil π / 2 radialen is. Ze worden in de onderstaande afbeelding weergegeven als respectievelijk blauwe en groene golven.
De manier om de componenten wiskundig te schrijven X en Y van het elektrische veld van een golf met rechter circulaire polarisatie, amplitude Eo en dat verspreidt zich in de richting z het is:
EN = (Bijv ikHallo jEz k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] ikCos [(2π / λ) (c t - z) - π / 2] j0 k
In plaats daarvan een zwaai met linkshandige circulaire polarisatie amplitude Eo dat verspreidt zich in de richting z wordt vertegenwoordigd door:
EN = (Bijv ikHallo jEz k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] ik, Cos [(2π / λ) (c t - z) + π / 2] j, 0 k
Merk op dat het teken wordt veranderd door het faseverschil van een kwart golf van de component Y, met betrekking tot het onderdeel X.
Tot zover de zaak rechtsdraaiend Wat linkshandig, de magnetische veldvector B. is gerelateerd aan de elektrische veldvector EN per vectorproduct tussen de eenheidsvector in de voortplantingsrichting en EN, inclusief een schaalfactor gelijk aan het omgekeerde van de lichtsnelheid:
B. = (1 / c) ofz ｘ EN
Elliptische polarisatie is vergelijkbaar met circulaire polarisatie, met het verschil dat de amplitude van het veld roteert en een ellips beschrijft in plaats van een cirkel..
De golf met elliptische polarisatie is de superpositie van twee lineair gepolariseerde golven in loodrechte vlakken met een voortgang of vertraging van π / 2 radialen in de fase van de ene ten opzichte van de andere, maar met de toevoeging dat de amplitude van het veld in elk van de componenten anders is.
Wanneer een niet-gepolariseerde lichtbundel een oppervlak, bijvoorbeeld glas, of het oppervlak van water raakt, wordt een deel van het licht gereflecteerd en een deel wordt doorgelaten. De gereflecteerde component is gedeeltelijk gepolariseerd, tenzij de inval van de bundel loodrecht op het oppervlak staat.
In het specifieke geval dat de hoek van de gereflecteerde bundel een rechte hoek vormt met de doorgelaten bundel, heeft het gereflecteerde licht een totale lineaire polarisatie, in de richting loodrecht op het invalsvlak en evenwijdig aan het reflecterende oppervlak. De invalshoek die totale polarisatie door reflectie produceert, staat bekend als Brewster-hoek.
Sommige materialen maken de selectieve transmissie van een bepaald polarisatievlak van de elektrische component van de lichtgolf mogelijk.
Dit is de eigenschap die wordt gebruikt voor de fabricage van polarisatiefilters, waarbij in het algemeen een polymeer op jodiumbasis wordt gebruikt, tot het uiterste uitgerekt en uitgelijnd als een rooster, verdicht tussen twee glasplaten..
Een dergelijke opstelling werkt als een geleidend rooster dat de elektrische component van de golf langs de groeven "kortsluit" en de transversale componenten door de polymeerbundel laat passeren. Het doorgelaten licht wordt aldus gepolariseerd in de dwarsrichting van het striatum.
Door een tweede polarisatiefilter (analysator genaamd) op het reeds gepolariseerde licht te plaatsen, kan een sluitereffect worden verkregen..
Wanneer de oriëntatie van de analysator samenvalt met het polarisatievlak van het invallende licht, gaat al het licht erdoorheen, maar voor de orthogonale richting is het licht volledig gedoofd.
Voor de tussenliggende posities is er een gedeeltelijke doorgang van licht, waarvan de intensiteit varieert volgens de Malus-wet
Ik = Io Costwee(θ).
Licht in een vacuüm, zoals alle elektromagnetische golven, plant zich voort met een snelheid c van ongeveer 300.000 km / s. Maar in een doorschijnend medium zijn snelheid v het is iets minder. Het quotiënt tussen c Y v het heet brekingsindex van het doorschijnende medium.
In sommige kristallen, zoals calciet, is de brekingsindex verschillend voor elke polarisatiecomponent. Om deze reden wordt, wanneer een lichtbundel door een glas met dubbele breking gaat, de bundel gescheiden in twee bundels met lineaire polarisatie in orthogonale richtingen, zoals geverifieerd met een polarisator-analysatorfilter..
Licht dat wordt weerkaatst door het zee- of meerwater is gedeeltelijk gepolariseerd. Het licht van de blauwe lucht, maar niet van de wolken, is gedeeltelijk gepolariseerd.
Sommige insecten houden van de kever Cetonia aurata reflecteert licht met circulaire polarisatie. Onderstaande figuur laat dit interessante fenomeen zien, waarbij het door de kever gereflecteerde licht achtereenvolgens kan worden waargenomen zonder filters, met een rechts polarisatiefilter en vervolgens met een links polarisatiefilter..
Daarnaast is er een spiegel geplaatst die een beeld oplevert met een omgekeerde polarisatietoestand ten opzichte van dat van het direct weerkaatste licht door de kever..
Polarisatiefilters worden in fotografie gebruikt om schittering te elimineren die wordt veroorzaakt door gereflecteerd licht van reflecterende oppervlakken zoals water..
Ze worden ook gebruikt om verblinding door gedeeltelijk gepolariseerd blauw luchtlicht te elimineren, waardoor foto's met een beter contrast worden verkregen..
In de chemie, maar ook in de voedingsindustrie, wordt een instrument genoemd polarimeter, waarmee de concentratie van bepaalde stoffen kan worden gemeten die in oplossing een rotatie van de polarisatiehoek veroorzaken.
Door bijvoorbeeld gepolariseerd licht door te laten en met behulp van een polarimeter, kan de suikerconcentratie in sappen en dranken snel worden bepaald om te verifiëren dat deze voldoet aan de normen van de fabrikant en gezondheidscontroles..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.