POLARIZE IŞIK NEDIR? - FIZIKSEL - 2025

Polarize ışık elektromanyetik radyasyonun yayılma yönüne dik olan bir düzlemde titreşim edilir. Düzlemdeki titreşim, xy polarizasyon düzleminde olduğu gibi, ışık dalgasının elektrik alan vektörünün iki dikdörtgen bileşenden oluşan bir boşluğa paralel salındığı anlamına gelir.

Doğal veya yapay ışık, elektrik alanları yayılma yönüne dik tüm düzlemlerde rastgele salınan bir elektromanyetik radyasyon dalga dizisidir. Radyasyonun sadece bir kısmı tek bir düzlemde salınımla sınırlandırıldığında, ışığın polarize olduğu söylenir.

Polarize olmayan ışık dalgaları bir polarizasyon ızgarasına çarparken düzlemde dikey olarak polarize edilmiş ışık dalgası. Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) tarafından Wikimedia Commons

Polarize ışık elde etmenin bir yolu, tek bir yönde yönlendirilmiş bir polimer yapıdan oluşan ve dalgaların geri kalanı emilirken yalnızca aynı düzlemde salınan dalgaların geçmesine izin veren bir polarize filtre üzerine bir ışık ışını vurmaktır. .

Filtreden geçen ışık ışınının yoğunluğu, gelen ışına göre daha düşüktür. Bu özellik, polarize ışık ile polarize olmayan ışığı ayırt etmenin bir yoludur. İnsan gözünün birini diğerini ayırt etme yeteneği yoktur.

Işık, dalga yayılma yönüne bağlı olarak doğrusal, dairesel veya eliptik polarize olabilir. Ayrıca, polarize ışık yansıma, kırılma, kırınım ve çift kırılma gibi fiziksel süreçlerle elde edilebilir.

Doğrusal polarize ışık

Işık dalgasının elektrik alanı sürekli salındığında, düzlemde yayılmaya dik düz bir çizgiyi tanımladığında, ışığın doğrusal olarak polarize olduğu söylenir. Bu polarizasyon durumunda, elektrik alanın iki bileşeninin fazları aynıdır.

Birbirine dik düzlemlerde titreşen doğrusal polarize iki dalga üst üste bindirilirse, başka bir doğrusal polarize dalga elde edilir. Elde edilen ışık dalgası, öncekilerle aynı fazda olacaktır. Aynı yer değiştirmeyi aynı anda sunduklarında iki dalga fazdadır.

Doğrusal, dairesel ve eliptik polarizasyon. Inductiveload tarafından. (Https://commons.wikimedia.org)

Dairesel polarize ışık

Elektrik alan vektörü yayılmaya dik aynı düzlemde dairesel bir şekilde salınan ışık dalgası dairesel olarak polarize edilmiştir. Bu kutuplaşma durumunda, elektrik alanın büyüklüğü sabit kalır. Elektrik alanın yönü saat yönünde veya saat yönünün tersidir.

Polarize ışığın elektrik alanı, sabit bir açısal frekansı ω olan dairesel yolları tanımlar.

90 ° faz farkı ile birbirine dik olarak üst üste binen iki doğrusal polarize ışık dalgası dairesel olarak polarize bir ışık dalgası oluşturur.

Eliptik olarak polarize ışık

Bu polarizasyon durumunda, ışık dalgasının elektrik alanı, yayılmaya dik olan tüm düzlemde bir elipsi tanımlar ve saat yönünde veya saat yönünün tersine dönme yönünde yönlendirilir.

Biri doğrusal polarizasyonlu, diğeri dairesel polarizasyonlu ve 90 ° faz kaymalı birbirine dik iki ışık dalgasının üst üste binmesi, eliptik polarizasyonlu bir ışık dalgasına neden olur. Polarize ışık dalgası, dairesel polarizasyon durumuna benzer, ancak elektrik alanının büyüklüğü değişmektedir.

Yansıma polarize ışık

Yansımayla polarize ışık 1808'de Malus tarafından keşfedildi. Malus, polarize olmayan bir ışık demeti iyi cilalanmış, şeffaf bir cam plakaya çarptığında, ışığın bir kısmının plakadan geçerken kırıldığını ve diğer kısmının yansıtıldığını gözlemledi. kırılan ışın ile yansıyan ışın arasında 90 ° 'lik bir açı.

Yansıyan ışık ışını, yayılma yönüne dik bir düzlemde salınımla doğrusal olarak polarize edilir ve polarizasyon derecesi geliş açısına bağlıdır.

Yansıyan ışık demetinin tamamen polarize olduğu geliş açısına Brewster açısı (θ _B ) denir.

Kırılma polarize ışık

Polarize olmayan bir ışık demeti, bir cam levha yığını üzerinde Brewster açısı (θ _B ) ile çarpışırsa, geliş düzlemine dik olan titreşimlerin bir kısmı plakaların her birine yansıtılır ve geri kalan titreşim kırılır.

Net sonuç, yansıtılan tüm ışınların aynı düzlemde polarize edilirken kırılan ışınların kısmen polarize olmasıdır.

Yüzey sayısı arttıkça, kırılan ışın, düzleme dik olarak gittikçe daha fazla salınım kaybeder. Nihayetinde, iletilen ışık, polarize olmayan ışıkla aynı geliş düzleminde doğrusal olarak polarize edilecektir.

Polarize ışık saçılması

Bir ortamda asılı duran küçük parçacıkların üzerine düşen ışık, atomik yapısı tarafından emilir. Atom ve moleküllerde indüklenen elektrik alanı, gelen ışığın salınım düzlemine paralel titreşimlere sahiptir.

Benzer şekilde, elektrik alanı yayılma yönüne diktir. Bu işlem sırasında atomlar, tüm olası yönlerde saptırılan ışık fotonları yayarlar.

Yayılan fotonlar, parçacıklar tarafından saçılan bir dizi ışık dalgasını oluşturur. Dağılan ışığın gelen ışık demetine dik olan kısmı doğrusal olarak polarize edilmiştir. Paralel yönde saçılan ışığın diğer kısmı polarize değildir, partiküller tarafından saçılan ışığın geri kalanı kısmen polarize edilmiştir.

Gelen ışığın dalga boyuyla karşılaştırılabilir boyuttaki parçacıkların saçılmasına Rayleigh saçılması denir. Bu tür bir saçılma, gökyüzünün mavi rengini veya gün batımının kırmızı rengini açıklamayı mümkün kılar.

Rayleigh saçılmasının, dalgaboyunun dördüncü kuvveti (1 / λ ⁴ ) ile ters orantılı bir bağımlılığı vardır .

Çift kırılma polarize ışık

Çift kırılma, iki kırılma indisine sahip olan kalsit ve kuvars gibi bazı malzemelerin karakteristik bir özelliğidir. Çift kırılmalı polarize ışık, bir ışık ışını çift kırılmalı bir malzemeye düştüğünde, yansıyan bir ışın ve iki kırılan ışın olarak ayrıldığında elde edilir.

Kırılan iki ışından biri, diğerinden daha fazla sapma gösterir, geliş düzlemine dikey olarak salınırken, diğeri paralel salınır. Her iki ışın da malzemeden doğrusal polarizasyonla geliş düzlemine çıkar.

Referanslar

1. Goldstein, D. Polarize Işık. New York: Marcel Dekker, inc, 2003.
2. Jenkins, FA ve White, H E. Optiğin Temelleri. NY: McGraw Hill Yüksek Öğrenimi, 2001.
3. Saleh, Bahaa E.A ve Teich, M C. Fotoniğin Temelleri. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Günther, R D.Modern Optik. Kanada: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF ve Huffman, D R. Işığın küçük parçacıklar tarafından soğurulması ve saçılması. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998.