Questo articolo spiega cos’è la polarizzazione della luce in fisica. Scoprirai quindi cos’è la luce polarizzata, i diversi tipi di polarizzazione della luce e come polarizzare la luce.
Qual è la polarizzazione della luce?
La polarizzazione della luce è il processo mediante il quale la luce non polarizzata viene trasformata in luce polarizzata. In poche parole, la polarizzazione della luce comporta la conversione di un raggio di luce che oscilla in diverse direzioni in un raggio di luce che oscilla su un unico piano.
Polarizzare la luce significa quindi indirizzarla limitandone la direzione di propagazione. Quindi la direzione in cui oscilla la luce polarizzata è chiamata direzione di polarizzazione.
La luce non polarizzata è composta da un campo elettrico e un campo magnetico oscillanti in direzioni diverse, tali che i due campi sono perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione dell’onda. Pertanto, quando la luce è polarizzata, otteniamo un’onda elettromagnetica che oscilla in una sola direzione.
Tipi di polarizzazione
Esistono tre tipi di polarizzazione della luce o di qualsiasi onda elettromagnetica:
- Polarizzazione lineare – La luce è polarizzata linearmente quando la direzione di propagazione è lungo una linea retta. Questo caso si verifica quando le due componenti del campo elettrico sono in fase (o antifase).
- Polarizzazione circolare : la luce è polarizzata circolarmente quando la direzione di propagazione ha la forma di un cerchio. In questo tipo di polarizzazione, le due componenti del campo elettrico sono sfasate di 90º.
- Polarizzazione ellittica : la luce è polarizzata ellitticamente quando la direzione di propagazione rappresenta un’ellisse. In questo caso, le componenti del campo elettrico hanno ampiezze diverse e l’angolo di fase è compreso tra 0º e 180º.
Processo di polarizzazione della luce
In questa sezione vengono spiegate le procedure più comuni per ottenere la luce polarizzata. Tieni presente che tutti i processi di polarizzazione si basano sullo stesso principio di funzionamento: il campo elettrico è costretto a vibrare su un unico piano, chiamato piano di polarizzazione.
Polarizzazione per assorbimento selettivo
Questo processo di polarizzazione sfrutta il fatto che alcuni materiali sono in grado di assorbire una delle componenti del campo elettrico di un’onda elettromagnetica. Questa proprietà fisica è chiamata dicroismo.
Assorbendo una delle componenti del campo elettrico, si modifica la sua direzione di propagazione e, di conseguenza, la luce viene polarizzata.
Ad esempio, alcuni cristalli hanno queste caratteristiche polarizzanti, come la tormalina.
Polarizzazione della riflessione
La luce può polarizzarsi quando si riflette su una superficie. Quindi la luce riflessa subisce una polarizzazione parziale perché la componente del campo elettrico verso il piano di incidenza non viene riflessa, quindi questa componente viene eliminata.
Questo fenomeno si verifica quando il raggio luminoso riflesso è perpendicolare al raggio luminoso rifratto (che attraversa la superficie).
Doppia polarizzazione di rifrazione
La polarizzazione a doppia rifrazione, detta anche polarizzazione a birifrangenza, avviene grazie ad una proprietà ottica molto particolare di alcuni corpi. Questa proprietà consiste nel dividere un raggio luminoso incidente in due raggi polarizzati linearmente e perpendicolari tra loro.
Polarizzante
Un polarizzatore è uno strumento ottico che polarizza la luce. In poche parole, un polarizzatore è un dispositivo che trasforma la luce naturale non polarizzata in luce polarizzata.
Per polarizzare la luce, i polarizzatori utilizzano in genere alcuni dei processi di polarizzazione spiegati nella sezione precedente.
In fisica, molti strumenti ottici più sofisticati spesso includono un polarizzatore nel loro meccanismo, in modo che la luce all’interno dello strumento venga polarizzata per elaborarla. Ad esempio, un polarimetro contiene un polarizzatore.
Applicazioni della polarizzazione della luce
Infine vedremo a cosa serve la polarizzazione della luce, perché se i processi per ottenere la luce polarizzata sono così complicati, questo tipo di luce deve avere molteplici utilizzi.
La polarizzazione della luce ha molte applicazioni. Ad esempio, probabilmente hai già utilizzato occhiali da sole polarizzati: polarizzando la luce incidente, ciò consente all’utente di vedere meglio attraverso di essi.
Allo stesso modo, la polarizzazione della luce è utile anche in fotografia, poiché questo processo fisico viene utilizzato per aumentare il contrasto di una foto.
Inoltre, la luce polarizzata è molto presente nella vita di tutti i giorni, anche se non ne siamo consapevoli. Pertanto, le onde elettromagnetiche utilizzate dalle radio per trasmettere informazioni sono polarizzate.
Tuttavia la polarizzazione della luce ha molti altri usi scientifici, ad esempio in astronomia, la luce polarizzata viene utilizzata per studiare i fenomeni tipici di questa disciplina.