Wat is Polarisatietoestanden? — Natuurkunde

Definitie 13.3 Universitaire natuurkunde — jaar 2 · Hoofdstuk 13 — Vlakke elektromagnetische golven en polarisatie

Voor een VLH-golf langs $z$ is het veld in een vlak $z =$ const

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

en beschrijft de punt van $\vect E$ in het algemeen een ellips: elliptische polarisatie. Twee bijzondere gevallen: $\varphi = 0$ of $\pi$ , lineaire polarisatie langs een vaste richting onder de hoek $\arctan(\pm E_{0y}/E_{0x})$ met $x$ ; en $E_{0x} = E_{0y}$ met $\varphi = \pm\pi/2$ , circulaire polarisatie, waarbij $\vect E$ met constante modulus met $\omega$ ronddraait (rechts of links naargelang haar draaizin, gezien tegen de aankomende golf in). Natuurlijk (ongepolariseerd) licht, van een lamp of van de zon, is een opeenvolging van korte golftreinen met willekeurige, snel wisselende polarisaties: gemiddeld is geen enkele richting bevoorrecht. Elke polarisatie ontbindt in twee lineaire (of twee circulaire) componenten.

Links: natuurlijk licht door drie polarisatoren onder 0, 45 en 90 — de middelste laat een achtste door een paar dat alleen alles zou tegenhouden. Rechts: de wet van Malus. — Links: natuurlijk licht door drie polarisatoren onder $0^\circ$ , $45^\circ$ en $90^\circ$ — de middelste laat een achtste door een paar dat alleen alles zou tegenhouden. Rechts: de wet van Malus.

Voorbeelden

Voorbeeld 13.5 (Zonnebrillen, schermen, foto’s)

Licht dat onder een scherende hoek van water of asfalt wordt teruggekaatst, is grotendeels horizontaal gepolariseerd (de hoek van Brewster, Hoofdstuk 15): een zonnebril met een verticale doorlaatas snijdt de schittering weg en houdt de rest. Een lcd-scherm zendt gepolariseerd licht uit: door een polarisator onder $90{}^{\circ}$ wordt het zwart. Het polarisatiefilter van een fotograaf maakt de lucht donkerder (verstrooid licht is gedeeltelijk gepolariseerd, Hoofdstuk 17) en verwijdert spiegelingen in glas.

Voorbeeld 13.7 (Waar plaatjes worden gebruikt)

Een kwartgolfplaatje tussen een polarisator en een spiegel vormt een optische isolator: het licht gaat er circulair uit, komt circulair met de tegengestelde draaizin terug, wordt door het plaatje tot lineair licht onder $90{}^{\circ}$ met de polarisator gemaakt en wordt geabsorbeerd — er keert geen weerkaatsing naar de laser terug. De beelden voor de twee ogen van een 3D-film worden in tegengestelde circulaire polarisaties geprojecteerd en door de sandwiches van kwartgolfplaatje en polarisator in de bril gescheiden, die blijven werken wanneer u uw hoofd kantelt (lineaire polarisatoren zouden dat niet doen). Een doorzichtige liniaal tussen gekruiste polarisatoren toont gekleurde strepen: spanning maakt plastic dubbelbrekend, en ingenieurs lezen uit het patroon de spanningen in een model af.

Lees in het hoofdstuk →