POLARITZACIÓ
Les ones transversals, com és el cas de les ones electromagnètiques, presenten propietats de polarització. Això és degut a que la seva oscil·lació es produeix en direcció perpendicular a la de propagació de l’ona i, per tant, està continguda en un pla transversal i pot tenir qualsevol orientació dins d’aquest pla.
Les ones de llum són ones electromagnètiques, és a dir, amb un camp elèctric i un altre de magnètic, però com que el camp magnètic H sempre és perpendicular al camp elèctric E a l'hora de dibuixar-la es simplifica i només es dibuixa l'elèctric.
En aquest dibuix podem veure representada una ona (en blau) que es propaga en la direcció z així que les seves oscil·lacions estan compreses en el pla x-y, perpendicular a aquesta direcció. La seva progressió en el pla x-y està representada en color morat i representa una línia. També es poden observar les components x i y (en verd i en vermell, respectivament), les dues amb una forma d'una ona harmònica. En aquest cas es tracta d'una ona linealment polaritzada.
Aquesta situació es produeix quan els components x-y del cap elèctric estan en fase, és a dir, que els màxims i els mínims dels dos components coincideixen en espai i temps. És en aquest cas que la projecció sobre el pla x-y de la trajectòria del camp elèctric és una línia.
Per una altra part, si observem una font de llum ordinària, veurem que té un gran número d'emissors atòmics orientats a l'atzar. Cada electró excitat emet un tren d'ones linealment polaritzat durant un temps (10-8 s, aprox.). Tot i així, s'estan emetent nous trens d'ones constantment, i l'estat de polarització canvia contínuament de forma imprevisible. Si aquests canvis tenen lloc tant ràpid que és impossible distingir qualsevol estat de polarització, aquesta llum es coneix com llum no polaritzada o llum natural. Pel contrari, la llum polaritzada manté una relació constant de l'orientació del camp elèctric entre els diferents trens d'ona que constitueixen el feix de llum.
Les fonts de llum solen emetre llum no polaritzada. Pel contrari, els làsers solen emetre llum polaritzada (tot i que també hi ha làsers amb llum no polaritzada).
Com polaritzar llum?
La forma més habitual de polaritzat la llum és mitjançant un filtre polaritzador lineal. Senzillament, es tracta d'un filtre òptic que converteix la llum no polaritzada que entra en llum linealment polaritzada. La forma més habitual de produir aquest efecte és mitjançant el fenomen conegut com "dicroisme", això és l'absorció selectiva preferent d'una component del camp elèctric paral·lela a l'eix del material i que transmet la component perpendicular. Un exemple d'aquest tipus de filtres són les "làmines H", que són làmines de polímer alcohol polivinil (PVA) impregnat de iode. Durant la seva fabricació, el polímer s’alinea formant llargues cadenes moleculars paral·leles entre sí.
La llum no polaritzada que incideix a la reixeta està formada per trens d'ones electromagnètiques el camp magnètic de les quals està repartit en totes les orientacions en el pla perpendicular a la propagació. Les oscil·lacions que incideixen paral·leles a les cadenes de polímer són fortament absorbides, mentre que les oscil·lacions del camp elèctric que incideixen perpendiculars no pateixen aquesta absorció, sinó que són transmeses. Si l’angle d’incidència de les oscil·lacions no és de 90º només s’absorbeix una part de la llum.
Sobreposició de dos polaritzadors
Si un cop tenim la llum polaritzada col·loquem un segon polaritzador davant del primer podem observar diferents coses:
-
Si el segon polaritzador té les cadenes moleculars paral·leles entre sí però orientades de manera perpendicular a les del polaritzador anterior no travessarà llum, ja que el segon polaritzador absorbeix la llum polaritzada procedent del primer.
-
En canvi, si el segon polaritzador el girem un angle diferent de 90º respecte del primer, no absorbirà tota la llum, en travessarà una part (depenent de l’angle).
-
I per últim, si el segon polaritzador té les cadenes moleculars paral·leles al primer polaritzador, deixarà passar tota la llum procedent del primer.
EXPERIMENTA-HO
Mou l'angle del segon polaritzador per veure com varia la quantitat de llum que surt al final.
Aplicacions pràctiques
Existeixen un tipus d'ulleres 3D que usen filtres polaritzats, amb una lent polaritzada verticalment i l'altra horitzontalment. Al cine dos projectors polaritzen la llum amb un angle diferent per a cada ull, de manera que la lent d'un ull només deixa passar la imatge de la llum polaritzada, per exemple, vertical; mentre que la lent de l'altre ull deixa passar la imatge de la llum polaritzada, per exemple, horitzontal.
Els avantatges d'aquest tipus d'ulleres 3D, davant les ulleres tradicionals amb una lent vermella i una altra de blava, és que s'obtenen millors imatges en color; però també presenten un inconvenient, té un angle limitat de visió fent que quan girem el cap o fem desplaçaments endavant i endarrere es perdi la visió 3D. A més, aquest tipus d'ulleres 3D no poden ser utilitzades amb pantalles d'ordinador ni de televisió, limitant-les només a les imatges projectades.
