Cos'è la luce polarizzata?

IL Luce polarizzata È la radiazione elettromagnetica che vibra in un singolo piano perpendicolare alla direzione di propagazione. La vibrazione in un piano significa che il vettore di campo elettrico dell'onda luminosa.

La luce naturale o artificiale è un treno di onde di radiazioni elettromagnetiche i cui campi elettrici vanno casualmente su tutti i piani perpendicolari alla direzione di propagazione. Quando solo una parte di radiazioni è limitata all'oscillata in un unico piano, si dice che la luce sia polarizzata.

Onde di luce polarizzata verticalmente su un piano quando si influenzano le onde di luce non polarizzate in una griglia di polarizzazione. Di Bob Melish (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/file: filo-polarizer.Svg) Wikimedia Commons

Un modo per ottenere la luce polarizzata è influenzare i fulmini in un filtro polarizzante, che consiste in una struttura polimerica orientata in una direzione che consente solo alle onde che oscillano nello stesso piano mentre il resto delle onde viene assorbita.

La luce del fulmine che attraversa il filtro ha meno intensità del raggio incidente. Questa particolarità è un modo per distinguere tra luce polarizzata e luce non polarizzata. L'occhio umano non ha la capacità di distinguere tra l'uno e l'altro.

La luce può essere polarizzata in modo lineare, circolare o ellittico a seconda della direzione di propagazione delle onde. Allo stesso modo, la luce polarizzata può essere ottenuta attraverso processi fisici come riflessione, rifrazione, diffrazione e birrefringence.

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Luce polarizzata linearmente

Quando il campo elettrico delle onde di luce oscilla costantemente, descrivendo una linea retta sul piano perpendicolare alla propagazione, si dice che la luce sia polarizzata linearmente. In questo stato di polarizzazione le fasi dei due componenti del campo elettrico sono le stesse.

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Se due onde, polarizzate linearmente, che vibrano nei piani perpendicolari tra loro sono sovrapposti, si ottiene un'altra onda linearmente polarizzata. L'ondata di luce sarà in fase con il precedente. Due onde sono in fase quando hanno lo stesso spostamento allo stesso tempo.

Polarizzazione lineare, circolare ed ellittica. Di InduTiveLoad. (https: // Commons.Wikimedia.org)

Luce polarizzata circolare

L'onda luminosa il cui vettore di campo elettrico si estende circolare nello stesso piano perpendicolare alla propagazione, è circolarmente polarizzata. In questo stato di polarizzazione l'entità del campo elettrico rimane costante. L'orientamento del campo elettrico è nella direzione degli aghi dell'orologio o nella direzione opposta.

Il campo elettrico della luce polarizzata descrive le traiettorie circolari con una frequenza angolare Ω costante.

Due onde di luce polarizzate linearmente che si sovrappongono perpendicolari tra loro, con una differenza di fase di 90 °, formano un'onda leggera circolarmente polarizzata.

Luce polarizzata ellittica

In questo stato di polarizzazione, il campo elettrico dell'onda leggera descrive un'ellisse nell'intero piano perpendicolare alla propagazione ed è orientato nella direzione della rotazione degli aghi dell'orologio o nella direzione opposta.

La sovrapposizione di due onde luminose si perpendicolare l'una all'altra, una con polarizzazione lineare e un'altra con polarizzazione circolare e con un ritardo di 90 °, provoca un'ondata di luce con polarizzazione ellittica. L'onda leggera polarizzata è simile al caso di polarizzazione circolare ma con l'entità del campo elettrico variabile.

Luce polarizzata dal riflesso

La luce polarizzata per riflessione fu scoperta da Malus nel 1808.  Malus ha osservato che quando un raggio di luce non polarizzata colpisce una lastra di vetro ben lucidata e trasparente, una parte della luce viene rifratta quando la piastra è incrociata e l'altra parte viene riflessa che forma un angolo di 90 ° tra il lampo di rifrazione e il lampo riflesso.

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Il raggio di luce riflesso è polarizzato linearmente quando oscillante in un piano perpendicolare alla direzione di propagazione e il suo grado di polarizzazione dipende dall'angolo di incidenza.

L'angolo di incidenza con cui è completamente polarizzato il raggio di luce riflessa Brewster Angle (θ_B)

Luce polarizzata mediante rifrazione

Se un raggio di luce non polarizzato ha un angolo di Brewster (θ_B) Su una pila di piastre di vetro, alcune delle vibrazioni perpendicolari al piano di incidenza si riflettono in ciascuna delle piastre e il resto delle vibrazioni vengono rifratti.

Il risultato netto è che tutto il riflesso è polarizzato sullo stesso piano mentre i rifratti sono parzialmente polarizzati.

Maggiore è il numero di superfici, il raggio rifratto perde sempre più oscillazioni perpendicolari al piano. Alla fine la luce trasmessa sarà polarizzata linearmente nello stesso piano di incidenza di luce non polarizzata.

Luce polarizzata di dispersione

La luce che colpisce le piccole particelle sospese in un mezzo viene assorbita dalla sua struttura atomica. Il campo elettrico indotto in atomi e molecole ha vibrazioni parallele al piano oscillante leggero.

Allo stesso modo, il campo elettrico è perpendicolare alla direzione di propagazione. Durante questo processo gli atomi emettono fotoni di luce che si discostano in tutti gli indirizzi possibili.

I fotoni emessi costituiscono una serie di ondate delle particelle disperse. La parte della luce dispersa perpendicolare al raggio di luce incidente è polarizzata linearmente. L'altra parte della luce dispersa in parallelo non è polarizzata, il resto della luce dispersa dalle particelle è parzialmente polarizzato.

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La dispersione di particelle con dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda della luce incidente è chiamata dispersione Rayleight. Questo tipo di dispersione consente di spiegare il colore blu del cielo o il colore rosso del tramonto.

La dispersione di Rayleight ha una dipendenza inversamente proporzionale dalla quarta potenza della lunghezza d'onda (1/λ⁴).

Luce polarizzata da Birrefringencia

Birrefringencia è una proprietà caratteristica di alcuni materiali come la calcite e il quarzo che hanno due indici di rifrazione. La luce polarizzata per birrefringency si ottiene quando un raggio di luce colpisce un materiale birrefringente che si separa in un raggio riflesso e due raggi rifratti.

Dei due raggi di rifrazione uno si discosta più dell'altro oscillante perpendicolarmente al piano di incidenza mentre gli altri oscillano in parallelo. Entrambi i raggi emergono dal materiale con polarizzazione lineare al piano di incidenza.

Riferimenti

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