Polarizirana svjetlost

Izvor: Wikipedija
Jump to navigation Jump to search
U prirodnoj svjetlosti titraji su okomiti na smjer širenja, to jest na zraci u različitim ravninama. Zato takvu svjetlost zovemo nepolarizirana svjetlost.
Postavimo li obje pločice turmalina jednu prema drugoj, prozirnost će ovisiti o njihovu međusobnom položaju.
Turmalinsku pločicu možemo zamisliti kao neku mehaničku mrežicu koja od svih titraja propušta samo onu komponentu koja leži u izvjesnoj ravnini. Takva se svjetlost kod koje se titranje zbiva samo u jednoj ravnini zove se polarizana svjetlost.
Brewsterovo pravilo je pravilo prema kojemu je lomljena zraka (refrakcija) potpuno pravocrtno polarizirana ako svjetlost pada na ravnu plohu pod takvim kutem da su odbijena (reflektirana) i lomljena zraka okomite.
Polarizacija svjetlosti refleksijom.
Titranje u upadajućoj zraci može biti u ravnini upadanja ili okomito na tu ravninu.

Polarizirana svjetlost je ona vrsta svjetlosti kod koje elektromagnetski valovi titraju samo u jednoj ravnini.[1] Ravnina je okomita na smjer širenja zračenja.[1] Polarizacijom svjetlosti pokazuje se valna priroda svjetlosti i to da je svjetlost transverzalni val.[2] U prirodi svjetlost je nepolarizirana, odnosno s istom vjerojatnošću vektori električnog polja (E) i magnetskog polja (B) zauzimaju bilo koji smjer okomit na vektor(c).[2] Kad se napravi lom odnosno refleksija svjetla, nastaje polarizirana svjetlost.[2]

Polarizacija svjetlosti je pojava nesimetričnog titranja električnoga i magnetskoga polja koje šireći se čini svjetlost. Nastaje međudjelovanjem svjetlosti i tvari: refleksijom, dvolomom ili raspršenjem. Svjetlost je linearno polarizirana ako električno polje stalno titra u istoj ravnini, kružno polarizirana ako se ravnina titranja električnoga polja jednoliko vrti (u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru), djelomično polarizirana ako titranje električnoga polja nije jednakih amplituda u svim ravninama, te nepolarizirana ako električno polje jednako titra u svim ravninama okomitim na smjer širenja svjetlosti. [3]

Polarizacija svjetlosti pomoću kristala[uredi VE | uredi]

Pojave interferencije i ogiba (difrakcije) svjetlosti potvrđuju da je svjetlost valovite prirode. Međutim, iz njih se ne dobiva odgovor da li je svjetlost longitudinalno ili transverzalno valovito gibanje. Na to pitanje daje odgovor polarizacija svjetlosti.

Uzmimo dvije pločice kristala turmalina koje su brušene paralelno s glavnom kristalnom osi. Svaka pločica za sebe propušta svjetlost kako je god postavimo. Postavimo li obje pločice turmalina jednu prema drugoj, prozirnost će ovisiti o njihovu međusobnom položaju. Svjetlost će najjače prolaziti kada su kristalne osi obiju pločica međusobno paralelne. Zakretanjem jedne pločice prema drugoj prolazit će sve manje svjetlosti, a kod okomitog položaja obiju kristalnih osi ploče će biti neprozirne. Iz toga izlazi da prva pločica mijenja svojstva zrake svjetlosti koja kroz nju prolazi tako da zraka svjetlosti ima različita svojstva u smjerovima okomitim na zraku svjetlosti. Tu pojavu nazivamo polarizacijom svjetlosti.

Iz pojave polarizacije svjetlosti nužno izlazi da su valovi svjetlosti transverzalni, to jest da se titranje zbiva okomito na smjer širenja zrake svjetlosti. Kod longitudinalnih valova, na primjer kod valova zvuka ne može u zraku biti nikakve razlike u bilo kojem smjeru, okomitom na smjer širenja zvuka. U prirodnoj svjetlosti titraji su okomiti na smjer širenja, to jest na zraci u različitim ravninama. Zato takvu svjetlost zovemo nepolarizirana svjetlost.

Turmalinsku pločicu možemo zamisliti kao neku mehaničku mrežicu koja od svih titraja propušta samo onu komponentu koja leži u izvjesnoj ravnini. Takva se svjetlost kod koje se titranje zbiva samo u jednoj ravnini zove se polarizana svjetlost. Naprava (u našem slučaju prva pločica), koja prirodnu svjetlost pretvara u polariziranu, zove se polarizator. Kako je svjetlost koja je izašla iz turmalinske pločice polarizirana, to će ona proći kroz drugu pločicu samo onda ako su im kristalne osi paralelne. Kod okomitih osi svjetlost neće moći proći, i pločice će biti neprozirne. Kod ostalih položaja pločica, to jest kod zakreta za bilo koji kut manji od 90°, prolazit će samo jedan mali dio, to jest jedna komponenta polarizirane svjetlosti. Druga pločica koja je isto polarizator pomoću koje možemo odrediti da li je svjetlost polarizirana ili nije zove se analizator.

Iz dosadašnjeg razmatranja možemo reći da je polarizacija svjetlosti titranje svjetlosti samo u jednoj ravnini koja se zove ravnina titranja. To je linearno polarizirana svjetlost. Ravnina položena kroz zraku okomito na ravninu titranja zove se ravnina polarizacije. Polarizacija svjetlosti kod prolaza kroz turmalin i druge kristale tumači se rasporedom molekula u kristalu koji propuštaju titraje samo u jednoj ravnini. [4]

Polarizacija svjetlosti dvolomom[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Dvolom

Polarizacija svjetlosti dvolomom nastaje pri prolasku svjetlosti kroz neke anizotropne kristale (na primjer kalcit, kvarc) u kojima se, osim redovite lomljene zrake koja se podvrgava Snelliusovu zakonu loma, pojavljuje još i izvanredna zraka, koja se lomi pod drukčijim kutom. Te su dvije zrake linearno polarizirane u međusobno okomitim smjerovima.

Polarizacija svjetlosti refleksijom[uredi VE | uredi]

Polarizacija svjetlosti refleksijom nastaje pri upadu zrake svjetlosti na granicu optičkih sredstava, gdje svjetlost djelomično prolazi lomeći se, a djelomično se reflektira (odbija). Reflektirani i lomljeni snopovi djelomično su polarizirani tako da su im ravnine polarizacije međusobno okomite. Ravnina polarizacije reflektirane svjetlosti okomita je na ravninu refleksije, dok je ravnina polarizacije lomljene svjetlosti u ravnini refleksije, odnosno loma. Ako reflektirana i lomljena zraka zatvaraju pravi kut, dolazi do potpune, linearne polarizacije. Tada kut upadne zrake svjetlosti α zadovoljava Brewsterovo pravilo:

gdje su n1 i n2 indeksi loma sredstava.

Objašnjenje[uredi VE | uredi]

Uzmimo da zraka svjetlosti L upada pod kutom od 57° na staklenu pločicu P, koja je sa stražnje strane premazana crnom bojom tako, da ne bi smetala prolazna svjetlost. Ploča P je tako nagnuta, da od nje reflektrirana (odbijena) zraka M ide okomito prema gore. Reflektirana zraka M upada una staklenu pločicu A, koja je paralelna sa pločom P, dakle pod istim kutom od 57°. Okrećemo li staklenu ploču A oko osi OO, to jest oko reflektirane zrake M kao osi, vidjet ćemo da će se jakost (intenzitet) reflektirane zrake N od ploče A (koju puštamo da padne na jedan zaslon) mijenjati, to će biti sve manji, a kad ploču A zakrenemo za 90°, to jest kada ploča A dođe u položaj II reflektirana zraka N će nestati. Okrećemo li ploču A dalje, opet će se pojaviti reflektirana zraka N, te će joj jakost rasti sve dotle, dok ploču A ne zakrenemo za 180°, to jest u položaj III, kada će joj jakost biti najveća. Daljnjim zakretanjem ploče A jakost zrake N ponovno će opadati, a kod zakreta za 270°, to jest u položaju IV reflektirane zrake će nestati. Dakle jakost reflektirane zrake N bit će najveći kad se ravnine upadanja (refleksije) na obe staklene ploče podudaraju (prvi i treći položaj). Za svaki drugi položaj ploče A prema ploči P jakost reflektirane zrake N bit će slabiji, a u položaju, kad su ravnine refleksije na obe staklene ploče međusobno okomite, zraka N će nestati (drugi i četvrti položaj). Ta pojava nastaje zbog polarizacije svjetlosti. Znači da reflektirana zraka M nema ista svojstva kao zraka L. Kad bi zraka M bila longitudinalni val, jakost reflektirane zrake N ne bi ovisio o položaju ploče A. Međutim kod transverzalnog vala nije to svejedno. Kod transverzalnog vala postoje dva karakteristična smjera titranja obzirom na ravninu upadanja (refleksije), to jest na ravninu u kojoj se nalazi upadajuća i reflektirana zraka. Titranje u upadajućoj zraci može biti u ravnini upadanja ili okomito na tu ravninu. Iz toga slijedi da će o smjeru titranja ovisiti, da li će zraka lakše prodrijeti u staklo ili će se reflektirati. U položaju I i III je reflektirana zraka N totalna (potpuno) polarizirana, a njezina ravnina polarizacije je ravnina upadanja, to jest raflektirana svjetlost titra okomito na ravninu upadanja.

Polarizacija svjetlosti apsorpcijom[uredi VE | uredi]

Polarizacija svjetlosti apsorpcijom nastaje pri prolasku svjetlosti kroz tvar koja propušta svjetlost samo određene polarizacije. U dikroitičnim dvolomnim kristalima (na primjer turmalin) jedna se zraka apsorbira, a propuštena se zraka polarizira. Svjetlosna jakost propuštene svjetlosti jednaka je polovici svjetlosne jakosti upadne nepolarizirane svjetlosti.

Polarizacija svjetlosti u atmosferi[uredi VE | uredi]

Polarizacija svjetlosti u atmosferi nastaje raspršenjem svjetlosti na česticama zraka. Područje najjače polarizacije nalazi se pod kutom od 90° u odnosu na Sunce, na primjer kada je Sunce u obzoru, najjače je polarizirana nebeska svjetlost blizu obzora (horizonta).

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. 1,0 1,1 Generalić, Eni. "Polarizirana svjetlost." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 31 July 2014. KTF-Split. 14. siječnja 2015. <http://glossary.periodni.com>.
  2. 2,0 2,1 2,2 Zlonoga, Hana. Polarizacija svjetlosti. Uporaba računala u nastavi. PMF Zagreb. pristupljeno 14. siječnja 2015.
  3. polarizacija, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  4. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.