Polarizare | o proprietate a unor tipuri de unde

Lumină

Lumina reflectată de materialele transparente lucioase este parțial sau total polarizată, cu excepția cazului în care lumina este perpendiculară pe suprafață. Polarizarea a fost descoperită pentru prima dată în 1808 de către matematicianul Etienne Louis Malus. Un filtru polarizant, cum ar fi o pereche de ochelari de soare polarizanți, poate fi folosit pentru a observa acest efect prin rotirea filtrului în timp ce se privește prin el reflexia unei suprafețe orizontale îndepărtate. La anumite unghiuri de rotație, lumina reflectată va fi redusă sau eliminată. Filtrele polarizante elimină lumina polarizată la 90° față de axa de polarizare a filtrului. Dacă două polarizatoare sunt așezate unul deasupra celuilalt la un unghi de 90° unul față de celălalt, foarte puțină lumină poate trece prin ambele.

Polarizarea prin împrăștiere este observată atunci când lumina trece prin atmosferă. Lumina împrăștiată produce luminozitatea și culoarea în cerul senin. Această polarizare parțială a luminii împrăștiate poate fi folosită pentru a întuneca cerul în fotografii, mărind contrastul. Acest efect este cel mai ușor de observat la apus, la orizont, la un unghi de 90° față de soarele care apune. Un alt efect ușor de observat este reducerea drastică a luminozității imaginilor cerului și a norilor reflectate de suprafețele orizontale. Acesta este motivul pentru care filtrele polarizante sunt adesea folosite la ochelarii de soare. Ochelarii de soare polarizanți arată, de asemenea, modele asemănătoare curcubeului cauzate de efectele birefringente dependente de culoare, de exemplu în sticla securizată (de exemplu, geamurile mașinilor) sau în obiectele fabricate din materiale plastice transparente. Rolul jucat de polarizare în funcționarea afișajelor cu cristale lichide (LCD) este, de asemenea, frecvent evident pentru purtătorul ochelarilor de soare polarizanți, care pot reduce contrastul sau chiar face ca afișajul să devină ilizibil.

Filtru de polarizare

Polarizarea luminii este utilă, după ce aceasta a fost filtrată. Un filtru va separa lumina cu un anumit tip de polarizare de alte tipuri. Cea mai mare parte a luminii de zi sau a luminii de la un bec are un amestec de polarizări (laserele sunt o excepție). Filtrul funcționează la fel ca și cum ai încerca să treci o carte de joc printr-un pieptene - numai dacă cartea este întoarsă în direcția corectă va intra. Lumina care este întoarsă într-o direcție diferită va fi blocată de filtru. Afișajele cu cristale lichide (LCD) folosesc acest lucru pentru a bloca lumina pentru a face litere sau numere pe un afișaj. Ochelarii care au filtre de polarizare diferite pentru fiecare ochi pot separa lumina destinată ochiului stâng de cea destinată ochiului drept. Acesta este un mod obișnuit de a realiza filme 3D și televizoare 3D.

În natură, uneori, lumina care ricoșează pe o suprafață are aceeași polarizare - acest lucru se numește "strălucire" de la o fereastră sau de la apă. Un filtru de polarizare de pe un aparat foto va elimina această strălucire pentru a ajuta la vederea prin fereastră sau apă (sau poate crește strălucirea, în funcție de cum este rotit).

Fotografia din dreapta a fost făcută cu ochelari de soare polarizanți și prin geamul din spate al unei mașini. Lumina de pe cer este reflectată de parbrizul celeilalte mașini sub un unghi, ceea ce face ca aceasta să fie în mare parte polarizată orizontal. Geamul din spate este realizat din sticlă călită. Tensiunea rezultată în urma tratamentului termic al sticlei modifică polarizarea luminii care trece prin ea, ca o placă ondulatorie. Fără acest efect, ochelarii de soare ar bloca lumina polarizată orizontal reflectată de la geamul celeilalte mașini. Tensiunea din geamul din spate, însă, schimbă o parte din lumina polarizată orizontal în lumină polarizată vertical, care poate trece prin ochelari. Ca urmare, modelul regulat al tratamentului termic devine vizibil.

 
Efectul unui polarizator asupra reflexiei din noroi. În imaginea din stânga, polarizatorul este rotit pentru a transmite cât mai bine reflexiile; prin rotirea polarizatorului cu 90° (imaginea din dreapta), aproape toată lumina solară reflectată specular este blocată.  


Efectele unui filtru polarizator asupra cerului dintr-o fotografie. În imaginea din dreapta este folosit acest filtru.  


Ochelarii de soare polarizanți dezvăluie stresul din geamul mașinii (vezi textul pentru explicații.)  

Electromagnetic

Alte unde electromagnetice au, de asemenea, polarizare, dar aceasta se poate produce în moduri diferite.

Polarizare generală: Unele unde pot fi descrise prin faptul că câmpul electric este perpendicular pe direcția undei, iar acestea se numesc unde TE (electrice transversale). Altele au câmpul magnetic perpendicular pe direcția undei, iar acestea se numesc unde TM (magnetice transversale). Acestea sunt cele mai generale tipuri de polarizare a undelor. Ele pot fi numite și unde polarizate vertical sau orizontal. În cazul în care atât câmpul electric, cât și câmpul magnetic sunt perpendiculare pe direcția undei, unda se numește TEM (electromagnetică transversală). Polarizările liniară, circulară și eliptică sunt cazuri specifice de polarizare TEM.

Polarizările liniară, circulară și eliptică sunt trei tipuri specifice de polarizare TEM. Acestea nu pot fi măsurate în apropierea unei antene. La distanță mare de o antenă, câmpurile sunt TEM, astfel că acestea pot fi utilizate. Ele sunt ușor de imaginat dacă priviți dinspre unda direct.

Polarizare liniară

Privind de-a lungul direcției undei, câmpul electric este o singură linie dreaptă. În cazul în care direcția câmpului electric rămâne constantă, chiar dacă se permite modificarea mărimii sau magnitudinii, starea de polarizare este denumită liniară. Acest lucru se datorează faptului că vârful vectorului câmpului electric trasează o linie dreaptă în planul perpendicular pe direcția de înaintare a undei. (Similar cu scuturarea unei frânghii de sărituri în sus și în jos, privind frânghia de la un capăt. Coarda în mișcare va da forma unei linii).

Polarizare circulară

Privind pe direcția undei, câmpul electric are forma unui cerc. În cazul în care mărimea câmpului electric rămâne constantă, iar direcția poate varia, starea de polarizare este denumită circulară, deoarece vârful câmpului electric trasează un cerc în planul perpendicular pe direcția de înaintare a undei. În special, cercul poate fi trasat în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic (pe măsură ce unda se îndepărtează). (Acest lucru este similar cu legănarea unei frânghii de sărituri pentru a sări, aceasta realizează o formă de cerc).

Polarizare eliptică

Aceasta este ca și polarizarea circulară, dar magnitudinea se schimbă pe măsură ce se rotește, formând o elipsă.