Fizică - curs 10

Polarizarea undelor electromagnetice.

Dupa cum s-a discutat, lumina este o unda electromagnetica si consta în propagarea simultana a câmpurilor electric Er si Br; pentru o unda armonica plana legatura dintre câmpuri fiind:

BEkrrrÉ=×

unde: ukkrrr= este vectorul de propagare

É – pulsatia câmpurilor.

Relatia de mai sus arata ca pentru o unda armonica plana vectorii B,E,krrr sunt mutual perpendiculari.

Fenomenul de polarizare pune în evidenta caracterul transversal al luminii, caracter care se manifesta prin posibilitatea extinctiei totale a luminii în anumite experiente. Vibratiile luminoase nu au componenta paralela cu directia de propagare, vectorii Er si Br fiind perpendiculari pe kr.

Dar în planul perpendicular pe directia de propagare câmpul electric al undelor luminoase poate avea orice orientare in cazul luminii naturale, spunem ca lumina naturala este nepolarizata.

Daca lumina nepolarizata trece printr-un filtru de polarizare (de exemplu o lama polaroid) care permite doar trecerea componentelor câmpului electric paralele cu o directtie preferentiala si absoarbe componentele perpendiculare pe aceasta directie preferentiala, la iesirea din filtru lumina va fi liniar polarizata.

1

Prin definitie directia de polarizare a unei unde electromagnetice într-un punct este directia câmpului electric. În cazul polarizarii liniare, câmpul electric al undei oscileaza paralel cu o directie data. De exemplu, o unda al carui câmp electric este:

()()000,E,E;kxtcosEErrr=É

va fi polarizata dupa directia (Oy):

Un filtru de polarizare sau polarizor liniar este format din lanturi lungi de molecule aranjate paralel unele cu altele. Directia prefentiala care permite trecerea câmpului electric al luminii este perpendiculara pe directia de aliniere a moleculelor.

2

O unda luminoasa polarizata liniar dupa directia (Oy) care cade pe un polarizor liniar a carui directie preferentiala face unghiul ¸ cu axa (Oy), la iesirea din filtru va avea câmpul electric orientat dupa directia preferentiala a polarizorului si câmpul electric va avea amplitudinea

Doar componentele paralele cu aceasta directie vor trece prin polarizor. Unda transmisa va fi tot liniar polarizata, dar dupa alta directie si va fi de amplitudine mai mica.

Deoarece intensitatea unei unde este proportionala cu patratul amplitudinii, intensitatea undei transmise va fi:

unde I0 este intensitatea undei incidente. Aceasta lege se numeste legea lui Malus.

Obs: Daca 2À¸= , polaroidul opreste complet trecerea luminii, spunem ca are loc extinctia totala a luminii. Daca lumina incidenta este lumina naturala, câmpul electric oscileaza îin planul perpendicular pe directia de propagare, dar unghiul ¸ poate lua orice valoare, ()À¸20,. Intensitatea undei transmise va fi în acest caz

unde ¸2cos este media functiei pe intervalul ¸2cos()À20,. 20II=

adica la trecerea luminii naturale printr-un polarizer liniar intensitatea scade la jumatate.

Aplicatie:

O unda electromagnetica care se deplaseaza în lungul axei (Ox) este formata din suprapunerea a doua unde polarizate dupa directiile (Oy) si (Oz):