Поларизација

Поларизација описује оријентацију осциловања попречног таласа. За светлост се конвенционално дефинише правцем електричног поља. Поларизатори омогућавају да се та оријентација мери и контролише.

Шта значи да је светлост поларизована

Поларизација показује попречну природу електромагнетних таласа. Линеарни поларизатор пропушта компоненту електричног поља дуж своје осе пропуштања. Неполаризована светлост има брзо променљиве попречне оријентације, а линеарно поларизована одређен правац поља.

Уздужни звук у ваздуху нема исти степен слободе поларизације, јер је померај средине углавном у правцу простирања.

Линеарни поларизатор пројектује електрично поље на своју осу пропуштања.

Идеалан линеарни поларизатор

За неполаризовану улазну светлост средњи интензитет после првог идеалног поларизатора је I = I_непол/2. Ако I₀ већ означава поларизовану светлост, фактор 1/2 се не примењује поново.

Други поларизатор, анализатор, пореди своју осу са постојећим правцем поларизације. Паралелне осе дају максимум, а идеално укрштене нулу.

Малусов закон

За већ линеарно поларизовану светлост важи I = I₀ cos²θ. Угао θ је између правца поларизације и осе анализатора. Амплитуда поља се пројектује са cos θ, а интензитет је пропорционалан квадрату амплитуде.

При 60° остаје четвртина I₀. При 90° идеалан резултат је нула, док реални поларизатори имају апсорпцију и мало пропуштање.

Малусов закон

I₀ (W m⁻²)θ (°)

После анализатора интензитет следи cos²θ за линеарно поларизовану светлост.

Рефлексија може да поларизује светлост

Одбијање од неметалних површина често фаворизује једну поларизацију, па поларизоване наочаре смањују одсјај са пута и воде. При Брустеровом углу одбијени и преломљени зрак су међусобно нормални.

Ефекат произлази из граничних услова електромагнетног поља, а не из посебне силе која „ствара“ поларизацију.

Границе модела

Малусов закон претпоставља да I₀ описује светлост са дефинисаном линеарном поларизацијом пре анализатора. Не описује директно кружну или елиптичну поларизацију нити губитке реалног филтера.

У експерименту је релевантан међусобни угао оса поларизатора, не њихов апсолутни положај у просторији.

Поларизација је уједно непосредан доказ да је светлост попречни талас: смер осциловања електричног поља може се изабрати независно од смера простирања. Реална светлост може бити само делимично поларизована, на пример после рефлексије или расејања, па се тада морају разликовати поларизована и неполаризована компонента. Малусов закон зато тачно описује дефинисану линеарно поларизовану компоненту, али није потпун опис сваког стања светлости.

Решени примери

1. Анализатор на 60°

I₀ = 80 W m⁻² и θ = 60°. Одредите I.

Решење

I = 80 cos²60° = 20 W m⁻².

2. Први поларизатор

Неполаризована светлост има 100 W m⁻².

Решење

После првог идеалног поларизатора остаје 50 W m⁻².

3. Укрштени поларизатори

Линеарно поларизована светлост пада на идеалан анализатор под 90°.

Решење

cos²90° = 0, па идеалан модел даје I = 0.