Poliarizacija

Poliarizacija rodo skersinę šviesos prigimtį

Nepoliarizuotoje šviesoje nėra vienos ilgalaikės pageidaujamos elektrinio lauko krypties. Tiesiškai poliarizuotoje šviesoje laukas svyruoja viena apibrėžta skersine kryptimi. Galimybė poliarizuoti šviesą yra svarbus įrodymas, kad elektromagnetinė banga yra skersinė.

Be tiesinės poliarizacijos egzistuoja apskritiminė ir elipsinė. Jos gaunamos iš dviejų statmenų lauko komponenčių su atitinkamais amplitudžių ir fazių santykiais, todėl poliarizacijos būseną nusako ne vien kryptis, bet ir santykinė fazė.

Poliarizatorius parenka vieną svyravimo ašį

Idealus tiesinis poliarizatorius praleidžia elektrinio lauko komponentę išilgai savo perdavimo ašies ir slopina statmeną komponentę.

Tikras poliarizatorius nėra idealus: dalis nepageidaujamos komponentės gali prasiskverbti, o pagrindinės ašies perdavimas gali būti mažesnis už vienetą. Kokybė dažnai aprašoma gesinimo santykiu.

Malus dėsnis

Tiesiškai poliarizuotai bangai analizatorius praleidžia E = E₀ cos θ. Kadangi intensyvumas proporcingas E², gauname Malus dėsnį: I = I₀ cos²θ. Nepoliarizuota šviesa po pirmo idealaus poliarizatoriaus vidutiniškai turi I = I_in/2.

Malus dėsnis taikomas šviesai, kuri prieš analizatorių jau yra tiesiškai poliarizuota. Nepoliarizuotam įėjimui pirmiausia taikomas vidutinis 1/2 koeficientas. Keliems analizatoriams cos² koeficientas taikomas nuosekliai.

Fazinės plokštelės neveikia kaip paprastas poliarizatorius. Jos sukuria kontroliuojamą fazės vėlavimą tarp dviejų statmenų komponenčių ir gali paversti tiesinę poliarizaciją apskritimine ar elipsine. Pilnai būsenai aprašyti reikia ir amplitudžių, ir santykinės fazės.

Atspindys taip pat gali poliarizuoti šviesą

Atsispindint nuo dielektriko s ir p komponentės elgiasi nevienodai. Brewsterio kampu idealiame modelyje atspindėta p komponentė išnyksta ir atspindėta šviesa tampa stipriai tiesiškai poliarizuota: tan θ_B = n₂/n₁.

Brewsterio kampu neišnyksta visa atspindėta šviesa. Idealiu atveju nulinė tampa tik p komponentė, o s komponentė lieka. Tuomet atspindėtas ir lūžęs spinduliai yra statmeni.

Trys patikros prieš taikant Malus dėsnį

Prieš skaičiuodami patikrinkite: (1) ar įeinanti šviesa jau tiesiškai poliarizuota, ar nepoliarizuota; (2) nuo kurios ašies matuojamas θ; (3) ar I₀ yra intensyvumas tiesiai prieš analizatorių. Taip išvengiama dažnų 1/2 ir cos²θ klaidų.

Poliarizacijos filtrai naudojami atspindžių mažinimui, įtempių analizei, ekranuose ir optiniuose matavimuose. Visais atvejais valdoma elektrinio lauko orientacija ir fazė, o ne fotono energija.

Išnagrinėti pavyzdžiai

1. Analizatorius 60°

Tiesiškai poliarizuota I₀ šviesa pereina per 60° pasuktą analizatorių.

2. Pirmasis poliarizatorius

Nepoliarizuota 80 W/m² šviesa pereina per idealų poliarizatorių.

3. Antrasis analizatorius

Po pirmojo poliarizatoriaus I = 40 W/m², antrasis pasuktas 30°.