APAKAH CAHAYA TERPOLARISASI? - FIZIKAL - 2026

The cahaya polarisasi adalah sinaran elektromagnet bergetar dalam satu satah berserenjang dengan arah perambatan. Getaran dalam satah bermaksud bahawa vektor medan elektrik gelombang cahaya berayun selari dengan ruang dua komponen segi empat tepat, seperti halnya bidang polarisasi xy.

Cahaya semula jadi atau buatan adalah gelombang gelombang radiasi elektromagnetik yang medan elektriknya berayun secara rawak di semua satah yang berserenjang dengan arah perambatan. Apabila hanya sebahagian sinaran dibatasi untuk berayun dalam satah tunggal, cahaya dikatakan terpolarisasi.

Gelombang cahaya terpolarisasi secara menegak dalam satah sebagai gelombang cahaya tidak terpolarisasi mempengaruhi kisi polarisasi. Oleh Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

Salah satu cara untuk mendapatkan cahaya terpolarisasi adalah dengan memancarkan sinar cahaya pada penapis polarisasi, yang terdiri dari struktur polimer yang berorientasi dalam satu arah, hanya memungkinkan gelombang yang berayun di satah yang sama untuk melewati sementara gelombang yang lain diserap. .

Sinar cahaya yang melewati penapis mempunyai intensiti yang lebih rendah daripada sinar kejadian. Ciri ini adalah cara untuk membezakan antara cahaya terpolarisasi dan cahaya tidak terpolarisasi. Mata manusia tidak mempunyai keupayaan untuk membezakan antara satu dengan yang lain.

Cahaya boleh linear, bulat atau elips terpolarisasi bergantung pada arah perambatan gelombang. Juga, cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dengan proses fizikal seperti pantulan, pembiasan, difraksi, dan birefringence.

Cahaya terpolarisasi linear

Apabila medan elektrik gelombang cahaya sentiasa berayun, menggambarkan garis lurus di satah tegak lurus dengan perambatan, cahaya dikatakan terpolarisasi secara linear. Dalam keadaan polarisasi ini, fasa kedua komponen medan elektrik adalah sama.

Sekiranya dua gelombang, terpolarisasi linier, yang bergetar dalam satah tegak lurus antara satu sama lain, ditumpangkan, gelombang polarisasi linear lain akan diperoleh. Gelombang cahaya yang diperoleh akan berada dalam fasa dengan gelombang sebelumnya. Dua gelombang berada dalam fasa ketika mereka menyampaikan anjakan yang sama dalam masa yang sama.

Polarisasi linear, bulat dan elips. Oleh Inductiveload. (https://commons.wikimedia.org)

Cahaya terpolarisasi bulat

Gelombang cahaya yang vektor medan elektriknya berayun dengan cara bulat dalam satah yang sama tegak lurus dengan perambatan, terpolarisasi bulat. Dalam keadaan polarisasi ini, magnitud medan elektrik tetap berterusan. Orientasi medan elektrik mengikut arah jam atau lawan jam.

Medan elektrik cahaya terpolarisasi menerangkan jalur bulat dengan frekuensi sudut tetap ω.

Dua gelombang cahaya terpolarisasi linier yang ditumpangkan tegak lurus antara satu sama lain, dengan perbezaan fasa 90 °, membentuk gelombang cahaya terpolarisasi bulat.

Cahaya terpolarisasi secara elips

Dalam keadaan polarisasi ini, medan elektrik gelombang cahaya menggambarkan elips di seluruh satah tegak lurus dengan perambatan dan berorientasi pada arah putaran searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

Kedudukan dua gelombang cahaya tegak lurus satu sama lain, satu dengan polarisasi linear dan satu lagi dengan polarisasi bulat, dan dengan pergeseran fasa 90 °, menghasilkan gelombang cahaya dengan polarisasi elips. Gelombang cahaya terpolarisasi serupa dengan kes polarisasi pekeliling tetapi dengan besarnya medan elektrik berbeza.

Cahaya terpolarisasi pantulan

Cahaya terpolarisasi pantulan ditemui oleh Malus pada tahun 1808. Malus memerhatikan bahawa ketika seberkas cahaya tidak terpolarisasi menyerang plat kaca telus yang dipoles dengan baik, sebahagian cahaya dibiaskan ketika melewati piring dan bahagian lain dipantulkan, membentuk sudut 90 ° antara sinar yang dibiaskan dan sinar yang dipantulkan.

Sinar cahaya yang dipantulkan dipolarisasi secara linear dengan berayun dalam satah yang berserenjang dengan arah perambatan dan tahap polarisasi bergantung pada sudut kejadian.

Sudut kejadian di mana pancaran cahaya yang dipantulkan sepenuhnya terpolarisasi disebut sudut Brewster (θ _B )

Cahaya terpolarisasi pembiasan

Sekiranya pancaran cahaya yang tidak terpolarisasi berlaku dengan sudut Brewster (θ _B ) pada timbunan plat kaca, sebilangan getaran yang berserenjang dengan bidang kejadian dipantulkan dari setiap plat dan getaran selebihnya dibiaskan.

Hasilnya adalah bahawa semua balok yang dipantulkan terpolarisasi dalam satah yang sama sementara balok yang dibiaskan sebahagiannya terpolarisasi.

Semakin banyak bilangan permukaan, sinar yang dibiaskan akan kehilangan semakin banyak ayunan tegak lurus dengan satah. Pada akhirnya cahaya yang dipancarkan akan terpolarisasi secara linear dalam bidang kejadian yang sama dengan cahaya yang tidak terpolarisasi.

Menyebarkan cahaya terpolarisasi

Cahaya yang jatuh pada zarah-zarah kecil yang digantung dalam medium diserap oleh struktur atomnya. Medan elektrik yang disebabkan oleh atom dan molekul mempunyai getaran yang selari dengan bidang ayunan cahaya kejadian.

Begitu juga, medan elektrik berserenjang dengan arah perambatan. Semasa proses ini atom memancarkan foton cahaya yang terpesong ke semua arah yang mungkin.

Foton yang dipancarkan merupakan satu set gelombang cahaya yang tersebar oleh zarah-zarah. Bahagian cahaya yang tersebar berserenjang dengan pancaran cahaya kejadian terpolarisasi secara linear. Bahagian cahaya yang tersebar dalam arah selari tidak terpolarisasi, selebihnya cahaya yang tersebar oleh zarah-zarah terpolarisasi sebahagian.

Penyerakan zarah dengan ukuran yang setanding dengan panjang gelombang cahaya kejadian disebut Rayleigh hamburan. Penyebaran jenis ini memungkinkan untuk menjelaskan warna biru langit atau warna merah matahari terbenam.

Penyebaran Rayleigh mempunyai pergantungan berbanding terbalik dengan daya keempat panjang gelombang (1 / λ ⁴ ).

Cahaya polarisasi Birefringence

Birefringence adalah sifat khas beberapa bahan seperti kalsit dan kuarza yang mempunyai dua indeks biasan. Cahaya polarisasi Birefringent diperoleh ketika sinar cahaya jatuh pada bahan birefringent, memisahkan menjadi sinar pantulan dan dua sinar bias.

Dari dua sinar yang dibiaskan, satu menyimpang lebih banyak daripada yang lain, berayun tegak lurus dengan bidang kejadian, sementara yang lain berayun selari. Kedua-dua sinar muncul dari bahan dengan polarisasi linear ke satah kejadian.

Rujukan

1. Goldstein, D. Cahaya Terpolarisasi. New York: Marcel Dekker, inc, 2003.
2. Jenkins, FA and White, H E. Dasar-dasar Optik. NY: Pendidikan Tinggi McGraw Hill, 2001.
3. Saleh, Bahaa E. A and Teich, M C. Asas fotonik. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. Optik Moden. Kanada: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF dan Huffman, D R. Penyerapan dan penyerakan cahaya oleh zarah-zarah kecil. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998.