Polarizace

 

Polarizace

Podle konvence se polarizace světla popisuje určením orientace elektrického pole vlny v bodě prostoru během jedné periody kmitání. Když se světlo šíří volným prostorem, většinou se šíří jako příčná vlna – polarizace je kolmá na směr šíření vlny. V tomto případě může být elektrické pole orientováno v jednom směru (lineární polarizace) nebo se může otáčet, jak se vlna šíří (cirkulární nebo eliptická polarizace). V posledních případech mohou kmitání rotaci buď doprava, nebo doleva ve směru šíření

 

Nepolarizované světlo

Většina zdrojů elektromagnetického záření obsahuje velké množství atomů nebo molekul, které emitují světlo. Orientace elektrických polí vytvářených těmito emitery nemusí být korelovaná, v takovém případě se říká, že světlo je nepolarizované.

Cirkulární polarizační filtr

 

Brewsterův úhel

Brewsterův úhel (známý také jako úhel polarizace) je úhel dopadu, při kterém je světlo s určitou polarizací dokonale přenášeno přes průhledný dielektrický povrch (nefunguje pro kov, např. zrcadlo) bez odrazu. Když dopadá nepolarizované světlo na tento úhel, světlo odražené od povrchu je tedy dokonale polarizované. Tento zvláštní úhel dopadu je pojmenován po skotském fyzikovi Siru Davidu Brewsterovi (1781–1868).

Pro sklové prostředí (n2 ≈ 1.5) ve vzduchu (n1 ≈ 1) je Brewsterův úhel pro viditelné světlo přibližně 56°, zatímco pro rozhraní vzduch-voda (n2 ≈ 1.33) je přibližně 53°

 

Aplikace

Polarizace rozptylem je pozorována, jak světlo prochází atmosférou. Rozptýlené světlo vytváří jas a barvu na čisté obloze. Tato částečná polarizace rozptýleného světla lze použít k ztmavení oblohy na fotografiích, což zvyšuje kontrast. Tento efekt je nejjednodušší pozorovat při západu slunce na obzoru pod úhlem 90° od zapadajícího slunce. Dalším snadno pozorovatelným efektem je drastické snížení jasu obrázků oblohy a mraků odražených od vodorovných povrchů (viz Brewsterův úhel), což je hlavní důvod, proč se polarizační filtry často používají v slunečních brýlích.

Často jsou také viditelné duhové vzory způsobené barevně závislými dvojlomnými efekty, například v kaleném skle (např. autoskla) nebo předmětech vyrobených z průhledných plastů.

Role, kterou polarizace hraje při fungování kapalinových krystalových displejů (LCD), je také často zřejmá uživateli polarizačních slunečních brýlí, které mohou snížit kontrast nebo dokonce učinit displej nečitelným.

 

 

Biologie

Mnoho živočichů je schopno vnímat některé komponenty polarizace světla, například lineárně horizontálně polarizované světlo. To se obvykle používá k navigačním účelům, protože lineární polarizace světla oblohy je vždy kolmá na směr slunce. Tato schopnost je mezi hmyzem velmi běžná, včetně včel, které tuto informaci používají k orientaci svých komunikačních tanců. Citlivost na polarizaci byla pozorována také u druhů chobotnic, sépií, krakatic a raků štítonošů. V posledním případě jeden druh měří všech šest ortogonálních komponent polarizace a předpokládá se, že má optimální polarizační vidění.[8] Rychle se měnící, výrazně barevné vzory kůže krakatic, používané ke komunikaci, také zahrnují polarizační vzory, a raci štítonoši jsou známí tím, že mají polarizačně selektivní odrazivou tkáň. Polarizace oblohy se předpokládala, že ji vnímá holubi, což bylo považováno za jednu z jejich pomůcek při návratu domů, ale výzkum ukazuje, že to je populární mýtus.

Lidské oko je slabě citlivé na polarizaci bez potřeby intervenujících filtrů. Polarizované světlo vytváří velmi slabý vzor blízko středu zorného pole, nazývaný Haidingerův štětec. Tento vzor je velmi těžké vidět, ale s praxí se člověk může naučit detekovat polarizované světlo pouhým okem.

Simulovaný vzhled Haidingerova štětce pro vertikálně polarizované světlo. Velikost a intenzita jsou zvýrazněny pro jasnost. Skutečná rotační prezentace se bude lišit v závislosti na polarizaci zdroje světla.