Mini-kurzus
Polarizáció
A polarizáció a transzverzális hullám rezgési irányának rendeződését írja le. Fény esetén az elektromos tér vektorának iránya a terjedésre merőleges síkban változik; lineáris polarizációnál ez az irány egy rögzített egyenes mentén marad.
Miért bizonyítja a transzverzális jelleget?
Longitudinális hullámnál a rezgés a terjedés irányában történik, ezért nincs ugyanolyan értelemben vett keresztirányú rezgéssík, amelyet polarizátor kiválaszthatna. A fény polarizálhatósága ezért történetileg fontos bizonyítéka volt annak, hogy az elektromágneses hullám transzverzális.
Lineáris polarizátor
Egy ideális lineáris polarizátor csak az elektromos tér egy kijelölt tengelyirányú komponensét engedi át. Már lineárisan polarizált fényre Malus törvénye adja az intenzitást: I=I₀cos²θ, ahol θ a fény polarizációs iránya és az analizátor tengelye közötti szög. 90°-os keresztezésnél az ideális intenzitás nulla.
Nem polarizált fény
Hétköznapi fényforrás sok egymástól független emissziós eseményből állhat, ezért rövid időskálán sokféle keresztirányú irány szerepel. Ideális polarizátoron átlagosan az intenzitás fele halad át. Ezután a fény már lineárisan polarizált, így egy második polarizátor viselkedésére Malus törvénye alkalmazható.
Körös és elliptikus polarizáció
Ha két merőleges elektromos térkomponens megfelelő amplitúdóval és fáziskülönbséggel van jelen, a teljes E-vektor csúcsa a terjedés során kör- vagy ellipszisgörbét írhat le. Körös polarizációnál az amplitúdók egyenlők és a fáziskülönbség ±π/2. Negyedhullám-lemezzel lineáris és körös/elliptikus polarizáció között lehet átalakítani.
Polarizáció visszaverődéssel
Dielektromos felületről visszaverődő fény részben polarizálódhat. Brewster-szögnél a visszavert és megtört sugár merőleges egymásra, és az egyik polarizációs komponens visszaverődése minimális. Ezt használják polarizált napszemüvegek a vízszintes felületekről érkező vakító csillogás csökkentésére.
Kettőstörés
Anizotróp kristályokban a törésmutató függhet a polarizáció irányától. Egy beeső sugár két eltérő polarizációjú sugárra válhat szét, amelyek más sebességgel haladnak. Ez a kettőstörés teszi lehetővé hullámlemezek és számos polarizációs optikai eszköz működését.
Alkalmazások
LCD-k polarizátorokkal és folyadékkristályok irányfüggő optikai tulajdonságaival szabályozzák a fényt. Feszültségoptikában átlátszó anyagok belső mechanikai feszültsége polarizációváltozást okozhat. Csillagászatban és kémiában a polarizáció további információt adhat fényforrásokról, szórásról vagy molekuláris szerkezetről.
Próbáld ki
Lineárisan polarizált fény 100 W/m² intenzitással érkezik egy analizátorra, amelynek tengelye 60°-ot zár be a polarizáció irányával. Mennyi az ideális kilépő intenzitás?
Megoldás
I=I₀cos²60°=100×0,25=25 W/m².