Polarizacija

Kaj pomeni polarizacija

Pri linearno polariziranem valu ostane smer električnega polja v eni določeni ravnini. Pri nepolarizirani svetlobi se ta smer s časom spreminja tako, da v prečni ravnini nobena os ni prednostna.

Polarizacija ne pomeni spremembe smeri žarka. Dva vala se lahko širita popolnoma v isti smeri in imata različni polarizacijski stanji.

Polarizator kot orientacijski filter

Idealni linearni polarizator prepušča komponento polja, vzporedno z osjo prepustnosti. Pravokotna komponenta se odstrani, zato ima svetloba za polarizatorjem določen smerni stan.

Za idealno nepolarizirano svetlobo prvi polarizator v povprečju da I = I_unpol/2. Faktor ene polovice izhaja iz povprečenja vseh začetnih usmeritev polja.

Malusov zakon

Če na analizator že pada linearno polarizirana svetloba z intenziteto I₀, za idealnim analizatorjem velja I = I₀ cos²θ, kjer je θ kot med smerjo polarizacije in osjo analizatorja.

Ne delite samodejno še enkrat z dva, če I₀ že opisuje polarizirano svetlobo, ki pada na analizator. Najprej določite stanje svetlobe neposredno pred danim optičnim elementom.

Dva prekrižana polarizatorja

Pri θ = 90° idealni Malusov zakon da ničelno intenziteto za drugim polarizatorjem. Pri θ = 45° ostane polovica intenzitete, ki pada na analizator, ker je cos²45° = 1/2.

Če med dva prekrižana polarizatorja vstavimo tretjega, se lahko prenos poveča, ker vmesni korak ustvari novo projekcijo polja, ki jo naslednji analizator delno prepusti. Energija pri tem ne nastane.

Odboj lahko polarizira

Odboj od dielektrikov, na primer vode ali stekla, pogosto daje prednost eni orientaciji polarizacije. Zato polarizacijska očala zmanjšujejo bleščanje z vodoravnih površin.

Pri Brewsterjevem kotu sta odbiti in lomljeni žarek pravokotna, odbita svetloba pa je v idealnem primeru močno polarizirana v eni smeri. Resnične površine in materiali niso idealni.

Meje preprostega modela

Realni polarizatorji imajo končno prepustnost in nekaj svetlobe prepustijo tudi v blokirani orientaciji. Meritev zato morda ne doseže natančno 0% ali 100%, četudi so osi pravilno nastavljene.

Obstajata tudi krožna in eliptična polarizacija, ki ju ne opiše en sam kot linearne osi. Malusov zakon je osnovno orodje za linearni analizator, ne pa popoln opis vseh polarizacijskih stanj.

Rešeni primeri

1. Analizator pod kotom 60°

2. Prvi idealni polarizator

3. Analizator pod kotom 90°