Dit artikel legt uit wat polarisatie van licht is in de natuurkunde. Zo ontdek je wat gepolariseerd licht is, de verschillende soorten lichtpolarisatie en hoe je licht polariseert.
Wat is de polarisatie van licht?
Polarisatie van licht is het proces waarbij ongepolariseerd licht wordt omgezet in gepolariseerd licht. Simpel gezegd houdt lichtpolarisatie in dat een lichtstraal die in verschillende richtingen oscilleert, wordt omgezet in een lichtstraal die in een enkel vlak oscilleert.
Polariserend licht betekent dus dat het wordt gericht door de voortplantingsrichting ervan te beperken. De richting waarin gepolariseerd licht oscilleert, wordt dus de polarisatierichting genoemd.
Niet-gepolariseerd licht bestaat uit een elektrisch veld en een magnetisch veld dat in verschillende richtingen oscilleert, zodat de twee velden loodrecht op elkaar staan en op de voortplantingsrichting van de golf. Wanneer licht gepolariseerd is, verkrijgen we dus een elektromagnetische golf die slechts in één richting oscilleert.
Soorten polarisatie
Er zijn drie soorten polarisatie van licht of welke elektromagnetische golf dan ook:
- Lineaire polarisatie – Licht is lineair gepolariseerd als de voortplantingsrichting langs een rechte lijn loopt. Dit geval doet zich voor wanneer de twee componenten van het elektrische veld in fase (of tegenfase) zijn.
- Circulaire polarisatie : Licht is circulair gepolariseerd wanneer de voortplantingsrichting de vorm van een cirkel heeft. Bij dit type polarisatie zijn de twee componenten van het elektrische veld 90 graden uit fase.
- Elliptische polarisatie : Licht is elliptisch gepolariseerd wanneer de voortplantingsrichting een ellips vertegenwoordigt. In dit geval hebben de componenten van het elektrische veld verschillende amplitudes en ligt de fasehoek tussen 0º en 180º.
Lichtpolarisatieproces
In dit gedeelte worden de meest gebruikelijke procedures voor het verkrijgen van gepolariseerd licht uitgelegd. Houd er rekening mee dat alle polarisatieprocessen op hetzelfde werkingsprincipe berusten: het elektrische veld wordt gedwongen te trillen in een enkel vlak, het polarisatievlak genoemd.
Polarisatie door selectieve absorptie
Dit polarisatieproces maakt gebruik van het feit dat bepaalde materialen in staat zijn een van de componenten van het elektrische veld van een elektromagnetische golf te absorberen. Deze fysieke eigenschap wordt dichroïsme genoemd.
Door een van de componenten van het elektrische veld te absorberen, wordt de voortplantingsrichting ervan gewijzigd en wordt het licht bijgevolg gepolariseerd.
Sommige kristallen hebben bijvoorbeeld deze polariserende eigenschappen, zoals toermalijn.
Reflectie polarisatie
Licht kan gepolariseerd raken als het weerkaatst op een oppervlak. Het gereflecteerde licht ondergaat dus een gedeeltelijke polarisatie omdat de component van het elektrische veld naar het invalsvlak niet wordt gereflecteerd, dus deze component wordt geëlimineerd.
Dit fenomeen treedt op wanneer de gereflecteerde lichtstraal loodrecht staat op de gebroken lichtstraal (die door het oppervlak gaat).
Dubbele brekingspolarisatie
Dubbele brekingspolarisatie, ook wel dubbele brekingspolarisatie genoemd, treedt op dankzij een zeer specifieke optische eigenschap van bepaalde lichamen. Deze eigenschap bestaat uit het verdelen van een invallende lichtstraal in twee lineair gepolariseerde stralen die loodrecht op elkaar staan.
Polariserend
Een polarisator is een optisch instrument dat licht polariseert. Simpel gezegd is een polarisator een apparaat dat ongepolariseerd natuurlijk licht omzet in gepolariseerd licht.
Om licht te polariseren, gebruiken polarisatoren doorgaans enkele van de polarisatieprocessen die in het bovenstaande gedeelte zijn uitgelegd.
In de natuurkunde bevatten veel meer geavanceerde optische instrumenten vaak een polarisator in hun mechanisme, zodat het licht in het instrument gepolariseerd wordt om het te kunnen verwerken. Een polarimeter bevat bijvoorbeeld een polarisator.
Toepassingen van lichtpolarisatie
Ten slotte zullen we zien waar de polarisatie van licht voor dient, want als de processen om gepolariseerd licht te verkrijgen zo ingewikkeld zijn, moet dit soort licht vele toepassingen hebben.
De polarisatie van licht kent vele toepassingen. Je hebt bijvoorbeeld waarschijnlijk al een gepolariseerde zonnebril gebruikt, door het invallende licht te polariseren, kan de gebruiker er beter doorheen kijken.
Op dezelfde manier is polarisatie van licht ook nuttig in fotografie, omdat dit fysieke proces wordt gebruikt om het contrast van een foto te vergroten.
Bovendien is gepolariseerd licht zeer aanwezig in het dagelijks leven, ook al zijn we ons er niet van bewust. De elektromagnetische golven die door radio’s worden gebruikt om informatie te verzenden, zijn dus gepolariseerd.
De polarisatie van licht heeft echter nog vele andere wetenschappelijke toepassingen. In de astronomie wordt gepolariseerd licht bijvoorbeeld gebruikt om de verschijnselen te bestuderen die typisch zijn voor deze discipline.