O que é luz polarizada?

O Luz polarizada É a radiação eletromagnética que vibra em um único plano perpendicular à direção da propagação. A vibração em um avião significa que o vetor de campo elétrico da onda luminosa.

A luz natural ou artificial é uma linha de ondas de radiação eletromagnética cujos campos elétricos variam aleatoriamente em todos os planos perpendiculares à direção da propagação. Quando apenas uma porção de radiação é restrita a oscilar em um único plano, diz -se que a luz é polarizada.

Onda de luz polarizada verticalmente em um avião ao influenciar ondas de luz não polarizadas em uma grade de polarização. Por Bob Melish (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/arquivo: wire-flo-polarizer.Svg) Wikimedia Commons

Uma maneira de obter luz polarizada é influenciar o raio em um filtro polarizador, que consiste em uma estrutura de polímero orientada em uma direção, permitindo apenas as ondas que oscilam no mesmo plano, enquanto o resto das ondas é absorvido.

A luz de raios que cruza o filtro tem menos intensidade do que o raio incidente. Essa particularidade é uma maneira de distinguir entre luz polarizada e luz não polarizada. O olho humano não tem a capacidade de distinguir entre um e o outro.

A luz pode ser polarizada de maneira linear, circular ou elíptica, dependendo da direção de propagação de ondas. Da mesma forma, a luz polarizada pode ser obtida através de processos físicos, como reflexão, refração, difração e birrefringência.

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Luz polarizada linearmente

Quando o campo elétrico das ondas de luz oscila constantemente, descrevendo uma linha reta no plano perpendicular à propagação, diz -se que a luz é linearmente polarizada. Nesse estado de polarização, as fases dos dois componentes do campo elétrico são iguais.

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Se duas ondas, polarizadas linearmente, que vibram em planos perpendiculares entre si são sobrepostos, outra onda linearmente polarizada é obtida. A onda de luz estará em fase com o anterior. Duas ondas estão em fase quando têm o mesmo deslocamento ao mesmo tempo.

Polarização linear, circular e elíptica. Por inductivelaad. (https: // Commons.Wikimedia.org)

Luz polarizada circular

A onda luminosa cujo vetor de campo elétrico varia circularmente no mesmo plano perpendicular à propagação, é polarizado circularmente. Nesse estado de polarização, a magnitude do campo elétrico permanece constante. A orientação do campo elétrico está na direção das agulhas do relógio ou na direção oposta.

O campo de eletricidade da luz polarizada descreve trajetórias circulares com uma frequência angular Ω constante.

Duas ondas de luz polarizadas linearmente que se sobrepõem perpendiculares uma à outra, com uma diferença de fase de 90 °, formam uma onda de luz polarizada circularmente.

Luz polarizada elipticamente

Nesse estado de polarização, o campo elétrico da onda de luz descreve uma elipse em todo o plano perpendicular à propagação e é orientada na direção da rotação das agulhas do relógio ou na direção oposta.

A sobreposição de duas ondas leves perpendiculares uma à outra, uma com polarização linear e outra com polarização circular, e com um atraso de 90 °, resulta em uma onda de luz com polarização elíptica. A onda de luz polarizada é semelhante ao caso de polarização circular, mas com a magnitude do campo elétrico variando.

Luz polarizada por reflexão

A luz polarizada por reflexão foi descoberta por Malus em 1808.  Malus observou que, quando um raio de luz não polarizada afeta uma placa de vidro bem polida e transparente, parte da luz é refratada quando a placa é cruzada e a outra parte é refletida, formando um ângulo de 90 ° entre o raio refrativo e o raio refletido.

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O raio leve refletido é linearmente polarizado ao oscilar em um plano perpendicular à direção da propagação e seu grau de polarização depende do ângulo de incidência.

O ângulo de incidência pelo qual o feixe de luz refletido é completamente polarizado é chamado Ângulo de Brewster (θ_B)

Luz polarizada por refração

Se um feixe de luz não polarizado tiver um ângulo de Brewster (θ_B) Em uma pilha de placas de vidro, algumas das vibrações perpendiculares ao plano de incidência são refletidas em cada uma das placas e o restante das vibrações são refratadas.

O resultado líquido é que tudo o que reflete é polarizado no mesmo plano enquanto os refratados são parcialmente polarizados.

Quanto maior o número de superfícies, o raio refratado perderá cada vez mais oscilações perpendiculares ao plano. No final, a luz transmitida será linearmente polarizada no mesmo plano de incidência de luz não polarizada.

Luz polarizada de dispersão

A luz que afeta pequenas partículas suspensas em um meio é absorvida por sua estrutura atômica. O campo elétrico induzido em átomos e moléculas tem vibrações paralelas ao plano de balanço leve.

Da mesma forma, o campo elétrico é perpendicular à direção da propagação. Durante esse processo, os átomos emitem fótons de luz que se desviam em todos os endereços possíveis.

Os fótons emitidos constituem um conjunto de ondas das partículas dispersas. A parte da luz dispersa perpendicular ao raio incidente de luz é linearmente polarizada. A outra porção da luz dispersa em paralelo não é polarizada, o restante da luz disperso pelas partículas é parcialmente polarizado.

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A dispersão de partículas com tamanho comparável ao comprimento de onda da luz incidente é chamada de dispersão de Rayleight. Esse tipo de dispersão permite explicar a cor azul do céu ou a cor vermelha do pôr do sol.

A dispersão de Rayleight tem uma dependência inversamente proporcional da quarta potência do comprimento de onda (1/λ⁴).

Luz polarizada por BirrefringEncia

Birrefrengencia é uma propriedade característica de alguns materiais, como calcita e quartzo, que possuem dois índices de refração. A luz polarizada por birrefringência é obtida quando um raio de luz afeta um material birrefringente que se separa em um raio refletido e dois raios refratados.

Dos dois raios refrativos, um desvia mais do que o outro oscilante perpendicularmente ao plano de incidência, enquanto o outro oscila em paralelo. Ambos os raios emergem do material com polarização linear para o plano de incidência.

Referências

1. Goldstein, d. Luz polarizada. Nova York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, FA e Branco, HE. Fundamentos da óptica. NY: Ensino Superior McGraw Hill, 2001.
3. Saleh, Bahaa e. A Y Teich, M C. Fundamentos da fotônica. Canadá: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. Óptica moderna. Canadá: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF e Huffman, DR. Absorção e dispersão da luz por pequenas partículas. Canadá: Jhon Wiley & Sons, 1998.