تشرح هذه المقالة ما هو استقطاب الضوء في الفيزياء. لذلك، سوف تكتشف ما هو الضوء المستقطب، والأنواع المختلفة لاستقطاب الضوء وكيفية استقطاب الضوء.
ما هو استقطاب الضوء؟
استقطاب الضوء هو العملية التي يتم من خلالها تحويل الضوء غير المستقطب إلى ضوء مستقطب. ببساطة، يتضمن استقطاب الضوء تحويل شعاع الضوء الذي يتأرجح في اتجاهات مختلفة إلى شعاع ضوء يتأرجح في مستوى واحد.
وبالتالي فإن استقطاب الضوء يعني توجيهه عن طريق الحد من اتجاه انتشاره. لذا فإن الاتجاه الذي يهتز فيه الضوء المستقطب يسمى اتجاه الاستقطاب.
يتكون الضوء غير المستقطب من مجال كهربائي ومجال مغناطيسي يتأرجحان في اتجاهات مختلفة، بحيث يكون المجالان متعامدين مع بعضهما البعض وعلى اتجاه انتشار الموجة. وهكذا، عندما يتم استقطاب الضوء، نحصل على موجة كهرومغناطيسية تتأرجح في اتجاه واحد فقط.
أنواع الاستقطاب
هناك ثلاثة أنواع من استقطاب الضوء أو أي موجة كهرومغناطيسية:
- الاستقطاب الخطي – يستقطب الضوء خطيًا عندما يكون اتجاه الانتشار على طول خط مستقيم. تحدث هذه الحالة عندما يكون مكونا المجال الكهربائي في الطور (أو الطور المضاد).
- الاستقطاب الدائري : يستقطب الضوء بشكل دائري عندما يكون اتجاه انتشاره على شكل دائرة. في هذا النوع من الاستقطاب، يكون مكونا المجال الكهربائي خارج الطور بزاوية 90 درجة.
- الاستقطاب الإهليلجي : يستقطب الضوء إهليلجياً عندما يمثل اتجاه الانتشار شكلاً بيضاوياً. في هذه الحالة، مكونات المجال الكهربائي لها سعات مختلفة وزاوية الطور تتراوح بين 0 درجة و180 درجة.
عملية استقطاب الضوء
يشرح هذا القسم الإجراءات الأكثر شيوعًا للحصول على الضوء المستقطب. ضع في اعتبارك أن جميع عمليات الاستقطاب تعتمد على نفس مبدأ التشغيل: يجبر المجال الكهربائي على الاهتزاز في مستوى واحد، يسمى مستوى الاستقطاب.
الاستقطاب عن طريق الامتصاص الانتقائي
وتستفيد عملية الاستقطاب هذه من حقيقة أن بعض المواد قادرة على امتصاص أحد مكونات المجال الكهربائي للموجة الكهرومغناطيسية. هذه الخاصية الفيزيائية تسمى ثنائية اللون.
وبامتصاص أحد مكونات المجال الكهربائي، يتم تعديل اتجاه انتشاره، وبالتالي يتم استقطاب الضوء.
على سبيل المثال، تتمتع بعض البلورات بهذه الخصائص الاستقطابية، مثل التورمالين.
استقطاب الانعكاس
يمكن أن يصبح الضوء مستقطبًا عندما ينعكس عن السطح. وبالتالي فإن الضوء المنعكس يخضع لاستقطاب جزئي لأن مكون المجال الكهربائي نحو مستوى السقوط لا ينعكس، وبالتالي يتم التخلص من هذا المكون.
تحدث هذه الظاهرة عندما يكون شعاع الضوء المنعكس عموديًا على شعاع الضوء المنكسر (الذي يمر عبر السطح).
استقطاب الانكسار المزدوج
يحدث استقطاب الانكسار المزدوج، والذي يسمى أيضًا استقطاب الانكسار المزدوج، بفضل خاصية بصرية خاصة جدًا لبعض الأجسام. تتكون هذه الخاصية من تقسيم شعاع الضوء الساقط إلى شعاعين مستقطبين خطيًا متعامدين مع بعضهما البعض.
الاستقطاب
المستقطب هو أداة بصرية تستقطب الضوء. ببساطة، المستقطب هو جهاز يحول الضوء الطبيعي غير المستقطب إلى ضوء مستقطب.
لاستقطاب الضوء، تستخدم المستقطبات عادةً بعض عمليات الاستقطاب الموضحة في القسم أعلاه.
في الفيزياء، غالبًا ما تتضمن العديد من الأجهزة البصرية الأكثر تطورًا مستقطبًا في آليتها، بحيث يتم استقطاب الضوء الموجود داخل الجهاز من أجل معالجته. على سبيل المثال، يحتوي مقياس الاستقطاب على مستقطب.
تطبيقات استقطاب الضوء
وأخيرًا، سنرى ما هو الغرض من استقطاب الضوء، لأنه إذا كانت عمليات الحصول على الضوء المستقطب معقدة للغاية، فلا بد أن هذا النوع من الضوء له استخدامات عديدة.
استقطاب الضوء له العديد من التطبيقات. على سبيل المثال، ربما تكون قد استخدمت بالفعل نظارات شمسية مستقطبة، من خلال استقطاب الضوء الساقط، مما يسمح للمستخدم برؤية أفضل من خلالها.
وبالمثل، فإن استقطاب الضوء مفيد أيضًا في التصوير الفوتوغرافي، حيث تُستخدم هذه العملية الفيزيائية لزيادة تباين الصورة.
بالإضافة إلى ذلك، الضوء المستقطب موجود جدًا في الحياة اليومية، حتى لو لم نكن على علم به. وبالتالي، فإن الموجات الكهرومغناطيسية التي تستخدمها أجهزة الراديو لنقل المعلومات تكون مستقطبة.
ومع ذلك، فإن استقطاب الضوء له العديد من الاستخدامات العلمية الأخرى، على سبيل المثال في علم الفلك، يتم استخدام الضوء المستقطب لدراسة الظواهر النموذجية لهذا التخصص.