- Llum polaritzada linealment
- Llum polaritzada circular
- Llum polaritzada el·lípticament
- Llum polaritzada per reflexió
- Llum polaritzada per refracció
- Llum polaritzada per dispersió
- Llum polaritzada per birefringència
- referències
La llum polaritzada és la radiació electromagnètica que vibra en un sol pla perpendicular a la direcció de propagació. La vibració en un pla vol dir que el vector camp elèctric de l'ona lluminosa oscil·la de forma paral·lela a un espai de dos components rectangulars, com és el cas de el pla de polarització xi.
La llum natural o artificial és un tren d'ones de radiació electromagnètica els camps elèctrics oscil·len a l'atzar en tots els plans perpendiculars a la direcció de propagació. Quan només una porció de la radiació es restringeix a oscil·lar en un sol pla es diu que la llum està polaritzada.
Ona de llum polaritzada verticalment en un plànol a l'incidir ones de llum no polaritzada en una reixeta de polarització. By Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons
Una forma d'obtenir llum polaritzada és fent incidir un raig de llum en un filtre polaritzador, que consisteix en una estructura de polímer orientada en una sola direcció permetent passar només les ones que oscil·len en un mateix pla mentre que la resta de les ones són absorbides.
El raig de llum que travessa el filtre posseeix menys intensitat que el raig incident. Aquesta particularitat és una forma de distingir entre llum polaritzada i llum no polaritzada. L'ull humà no té l'habilitat de distingir entre una i altra.
La llum pot estar polaritzada de manera lineal, circular o el·líptica depenent de la direcció de propagació de l'ona. Així mateix, la llum polaritzada es pot obtenir mitjançant processos físics com ara reflexió, refracció, difracció i birefringència.
Llum polaritzada linealment
Quan el camp elèctric de l'ona lluminosa oscil·la de forma constant, descrivint una línia recta en el pla perpendicular a la propagació, es diu que la llum està linealment polaritzada. En aquest estat de polarització les fases de les dues components de camp elèctric són les mateixes.
Si es superposen dues ones, linealment polaritzades, que vibren en plans perpendiculars entre si, s'obté una altra ona linealment polaritzada. L'ona de llum obtinguda estarà en fase amb les anteriors. Dues ones estan en fase quan presenten el mateix desplaçament en el mateix temps.
Polarització lineal, circular i el·líptica. By Inductiveload. (Https://commons.wikimedia.org)
Llum polaritzada circular
L'ona lluminosa el vector camp elèctric oscil·la de forma circular en un mateix pla perpendicular a la propagació, està polaritzada circularment. En aquest estat de polarització la magnitud de el camp elèctric es manté constant. L'orientació de el camp elèctric és en el sentit de les agulles de el rellotge o en sentit contrari.
El camp elèctric de la llum polaritzada descriu trajectòries circulars amb una freqüència angular ω constant.
Dues ones de llum linealment polaritzades que se superposen perpendicularment entre si, amb una diferència de fase de 90 °, formen una ona de llum polaritzada circularment.
Llum polaritzada el·lípticament
En aquest estat de polarització el camp elèctric de l'ona lluminosa descriu una el·lipse en tot el pla perpendicular a la propagació i s'orienta en el sentit de rotació de les agulles de el rellotge o en sentit contrari.
La superposició de dues ones de llum perpendicularment entre si, una amb polarització lineal i una altra amb polarització circular, i amb un desfasament de 90 °, dóna com a resultat una ona de llum amb polarització el·líptica. L'ona de llum polaritzada és similar a el cas de polarització circular però amb la magnitud de el camp elèctric variant.
Llum polaritzada per reflexió
La llum polaritzada per reflexió va ser descoberta per Malus en 1808. Malus va observar que quan un raig de llum no polaritzada incideix en una placa de vidre ben polida i transparent, part de la llum es refracta a l'travessar la placa i l'altra part es reflecteix formant un angle de 90 ° entre el raig refractat i el raig reflectit.
El raig de llum reflectit es polaritza linealment a l'oscil·lar en un pla perpendicular a la direcció de propagació i el seu grau de polarització depèn de l'angle d'incidència.
L'angle d'incidència mitjançant el qual el feix de llum reflectit està completament polaritzat s'anomena angle de Brewster (θ B)
Llum polaritzada per refracció
Si un feix de llum no polaritzada incideix amb angle de Brewster (θ B) sobre una pila de plaques de vidre, algunes de les vibracions perpendiculars a mapa de la incidència es reflecteixen en cadascuna de les plaques i la resta de les vibracions són refractades.
El resultat net és que tots els feixos reflectits estan polaritzats en un mateix pla mentre que els fas refractats estan parcialment polaritzats.
Com més gran sigui el nombre de superfícies, el raig refractat perdrà més i més oscil·lacions perpendiculars a el pla. A la fin la llum transmesa estarà linealment polaritzada en el mateix pla d'incidència de la llum no polaritzada.
Llum polaritzada per dispersió
La llum que incideix sobre petites partícules suspeses en un medi és absorbida per la seva estructura atòmica. El camp elèctric induït en els àtoms i molècules té vibracions paral·leles a el plànol d'oscil·lació de la llum incident.
Així mateix el camp elèctric és perpendicular a la direcció de propagació. Durant aquest procés els àtoms emeten fotons de llum que es desvien en totes les direccions possibles.
Els fotons emesos constitueixen un conjunt d'ones de la llum dispersada per les partícules. La porció de la llum dispersada perpendicular a l'raig de llum incident està polaritzada linealment. L'altra porció de llum dispersada en direcció paral·lela no està polaritzada, la resta de la llum dispersada per les partícules està parcialment polaritzada.
La dispersió de partícules amb mida comparable a la longitud d'ona de la llum incident es diu dispersió Rayleigh. Aquest tipus de dispersió permet explicar el color blau de cel o el color vermell de la posta de Sol.
La dispersió Rayleigh té una dependència inversament proporcional a la quarta potència de la longitud d'ona (1 / λ 4).
Llum polaritzada per birefringència
La birefringència és una propietat característica d'alguns materials com la calcita i el quars que posseeixen dos índexs de refracció. La llum polaritzada per birefringència s'obté quan un raig de llum incideix sobre un material birrefringente separant-se en un raig reflectit i dos rajos refractats.
Dels dos raigs refractats un es desvia més que l'altre oscil·lant perpendicularment a mapa de la incidència mentre que l'altre oscil·la paral·lelament. Tots dos raigs emergeixen de l'material amb polarització lineal a mapa de la incidència.
referències
- Goldstein, D. Llum polaritzada. Nova York: Marcel Dekker, inc, 2003.
- Jenkins, FA i White, H E. Fonaments d'Òptica. NY: Educació Superior McGraw Hill, 2001.
- Saleh, Bahaa E. A i Teich, M C. Fonaments de la fotònica. Canadà: John Wiley & Sons, 1991.
- Guenther, R D. Òptica Moderna. Canadà: John Wiley & Sons, 1990.
- Bohren, CF i Huffman, D R. Absorció i dispersió de la llum per partícules petites. Canadà: Jhon Wiley & Sons, 1998.