Polarisation

Polarisation beskriver orienteringen hos en transversell vågs svängning. För ljus definieras den av det elektriska fältets riktning. Polarisatorer gör denna orientering både mätbar och styrbar.

Vad det betyder att ljus är polariserat

många tvärgående orienteringarpolarisatoraxellinjärt polariserat ljus
En linjär polarisator väljer en transversell fältriktning.

Opolariserat ljus innehåller snabbt varierande fältriktningar tvärs mot utbredningsriktningen. En ideal linjär polarisator släpper bara igenom fältkomponenten längs sin axel. Att ljus kan polariseras är samtidigt ett direkt tecken på dess transversella vågnatur.

En ideal linjär polarisator

För idealiskt opolariserat ljus blir medelintensiteten efter den första polarisatorn I = I_opol/2. Faktorn 1/2 är ett orienteringsmedelvärde; den ska inte användas igen om I₀ redan betecknar polariserat ljus precis före analysatorn.

första polarisationsriktningθanalysatoraxelI = I₀ cos²θ
Malus lag använder vinkeln mellan den aktuella polarisationen och analysatorns axel.

Malus lag

I = I₀ cos²θ

För redan linjärt polariserat ljus gäller I = I₀ cos²θ. Parallella axlar ger maximal ideal transmission; korsade axlar vid 90° ger noll i idealmodellen.

Malus-utforskare

0°

Reflektion kan polarisera ljus

Reflektion från icke-metalliska ytor gynnar ofta en polarisation. Därför kan polariserade solglasögon minska blänk från vägar och vatten. Vid Brewstervinkeln är den reflekterade och den brutna strålen vinkelräta mot varandra och det reflekterade ljuset är idealiskt starkt polariserat. Verkliga filter har förluster och ofullständig utsläckning.

Tre kontroller före Malus lag

Fastställ först om ljuset före analysatorn är linjärt polariserat. Bestäm sedan polarisationsriktningen och vinkeln mot analysatorns axel. Först därefter används I = I₀ cos²θ. Halveringen hör bara till en första ideal polarisator med opolariserat infallande ljus.

Lösta exempel

Malus lag vid 60°

Linjärt polariserat ljus med I₀ = 80 W m⁻² når en analysator vid 60°.

Lösning

I = 80 cos²60° = 20 W m⁻².

Den första polarisatorn

Idealiskt opolariserat ljus med 100 W m⁻² passerar en ideal polarisator.

Lösning

Medelintensiteten blir 50 W m⁻².

Korsade polarisatorer

Två ideala polarisatorer är korsade 90°.

Lösning

Malus ger I = I₀ cos²90° = 0 i idealmodellen.