ما معنى حالات الاستقطاب؟ — الفيزياء

تعريف 13.3 الفيزياء الجامعية — السنة الثانية · 第 13 章 — الأمواج الكهرمغناطيسية المستوية والاستقطاب

من أجل موجة مستوية متقدمة توافقية على امتداد $z$ ، يكون المجال في مستوٍ $z = \text{ثابت}$

\vect E = E_{0x}\cos(\omega t - kz)\,\vect e_x + E_{0y}\cos(\omega t - kz - \varphi)\,\vect e_y ,

وتصف نهاية $\vect E$ ، عمومًا، إهليلجًا: أي استقطابًا إهليلجيًّا. وهناك حالتان خاصتان: $\varphi = 0$ أو $\pi$ ، وهو استقطاب خطي على امتداد جهة ثابتة زاويتها $\arctan(\pm E_{0y}/E_{0x})$ عن $x$ ؛ و $E_{0x} = E_{0y}$ مع $\varphi = \pm\pi/2$ ، وهو استقطاب دائري، و $\vect E$ ثابت المقياس يدور بالسرعة $\omega$ (يمينًا أو يسارًا بحسب جهة دورانه، منظورًا في مواجهة الموجة المقبلة). وأما الضوء الطبيعي (غير المستقطَب)، من مصباح أو من الشمس، فهو تتابع من رتل موجي قصير باستقطابات عشوائية سريعة التغير: فلا جهة مفضَّلة وسطيًّا. وكل استقطاب ينحلّ إلى مركّبتين خطيتين (أو دائريتين).

على اليسار: ضوء طبيعي عبر ثلاثة مستقطِبات عند 0 و 45 و 90 — فيمرّر الأوسط ثمنًا عبر زوج كان وحده ليحجب كل شيء. وعلى اليمين: قانون مالوس. — على اليسار: ضوء طبيعي عبر ثلاثة مستقطِبات عند $0^\circ$ و $45^\circ$ و $90^\circ$ — فيمرّر الأوسط ثمنًا عبر زوج كان وحده ليحجب كل شيء. وعلى اليمين: قانون مالوس.

示例

مثال 13.5 (النظارات الشمسية والشاشات والصور)

الضوء المنعكس بزاوية مائلة عن الماء أو الإسفلت مستقطَب أفقيًّا في معظمه (زاوية بروستر، الفصل 15): فالنظارات الشمسية ذات محور النفاذ الشاقولي تقصّ الوهج وتبقي الباقي. وتبثّ شاشة البلورات السائلة ضوءًا مستقطَبًا: فعبر مستقطِب عند $90{}^{\circ}$ تسودّ. ويعتم مرشّح المصوّر المستقطِب السماء (فالضوء المنثور مستقطَب جزئيًّا، الفصل 17) ويزيل انعكاسات الزجاج.

مثال 13.7 (أين تُستعمل الصفائح)

صفيحة ربع موجية بين مستقطِب ومرآة تصنع عازلًا بصريًّا: إذ يخرج الضوء دائريًّا، ويعود دائريًّا بالدوران المعاكس، وتحوّله الصفيحة إلى ضوء خطي عند $90{}^{\circ}$ عن المستقطِب فيُمتصّ — فلا ينعكس شيء عائدًا إلى الليزر. وتُعرض صورتا العينين في فيلم ثلاثي الأبعاد باستقطابين دائريين متعاكسين وتفرزهما شطائر الصفيحة ربع الموجية مع المستقطِب في النظارة، وهي تعمل مع ذلك حين تميل رأسك (والمستقطِبات الخطية ما كانت لتعمل). ومسطرة شفافة بين مستقطِبين متعامدين تُظهر أهدابًا ملوَّنة: فالإجهاد يجعل البلاستيك مضاعف الانكسار، ويقرأ المهندسون إجهادات نموذج من النقش.

在原文中阅读 ←