31. Polaryzacja

31.2 Płytki polaryzujące

  Na rys. 31.4 pokazana jest niespolaryzowana fala świetlna padająca na płytkę z materiału polaryzującego, zwanego polaroidem .

 Rys. 31.4. Przechodzenie światła przez polaroid

W płytce istnieje pewien charakterystyczny kierunek polaryzacji zaznaczony równoległymi liniami przerywanymi.
Kierunek polaryzacji polaroidu ustala się w procesie produkcji. Cząsteczki o strukturze łańcuchowej osadza się na elastycznej warstwie plastycznej, a następnie warstwę rozciąga się co powoduje równoległe ułożenie cząsteczek.

Płytka przepuszcza tylko te fale, dla których kierunki drgań wektora elektrycznego są równoległe do kierunku polaryzacji, a pochłania te fale, w których kierunki te są prostopadłe. Jeżeli wektor E wyznaczający płaszczyznę drgań tworzy kąt θ z kierunkiem polaryzacji płytki to przepuszczana jest składowa równoległa podczas gdy składowa prostopadła jest pochłaniana (rysunek 31.5).

 Rys. 31.5. Polaroid

Jeżeli więc oprócz płytki polaryzującej (polaryzatora ) ustawimy na drodze światła drugą taką płytkę (nazywaną analizatorem ) to obracając analizator wokół kierunku padania światła możemy zmieniać natężenie światła przechodzącego przez obie płytki. Jeżeli amplituda pola elektrycznego fali padającej na analizator jest równa E0 to amplituda fali wychodzącej z analizatora wynosi , gdzie θ jest kątem pomiędzy kierunkami polaryzacji obu płytek. Ponieważ natężenie światła jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy więc

Prawo, zasada, twierdzenie

(31.1)

Równanie (31.1) nazywane jest prawem Malusa.

Zauważmy, że natężenie światła osiąga maksimum dla θ = 0° lub θ = 180° tj. dla równoległych kierunków polaryzacji, a minimum dla θ = 90° lub θ = 270° tj. dla prostopadłych kierunków polaryzacji.

Ćwiczenie
Spróbuj odpowiedzieć jaka część energii wiązki światła niespolaryzowanego padającego na polaroid jest w nim pochłaniana, a jaka przepuszczana. Sprawdź obliczenia i wynik.