מהו אור מקוטב? - גוּפָנִי - 2026

האור המקוטב הוא קרינת אלקטרומגנטית רוטטת במישור אחד בניצב לכיוון ההתפשטות. הרטט במטוס פירושו שווקטור השדה החשמלי של גל האור מתנדנד במקביל לחלל של שני רכיבים מלבניים, כמו במקרה של מישור הקיטוב xy.

אור טבעי או מלאכותי הוא רכבת גל של קרינה אלקטרומגנטית ששדותיה החשמליים מתנדנדים באופן אקראי בכל המישורים בניצב לכיוון ההתפשטות. כאשר רק חלק מהקרינה מוגבלת לתנודה במישור יחיד, אומרים שהאור מקוטב.

גל אור מקוטב אנכית במישור כמו גלי אור לא מקוטבים הפוגעים בפלטת קיטוב. מאת בוב מליש (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

אחת הדרכים להשיג אור מקוטב היא על ידי הכאת קרן אור על פילטר מקטב, המורכב ממבנה פולימרים המכוון לכיוון יחיד, ומאפשר רק לגלים המתנדנדים באותו מישור לעבור דרכו בשאר הגלים נקלטים. .

קרן האור העוברת דרך המסנן היא בעוצמה נמוכה יותר מקרן האירוע. תכונה זו היא דרך להבחין בין אור מקוטב לבין אור לא מקוטב. לעין האנושית אין את היכולת להבחין בין אחד לשני.

האור יכול להיות מקוטב ליניארי, מעגלי או אליפטי בהתאם לכיוון התפשטות הגל. כמו כן, ניתן להשיג אור מקוטב על ידי תהליכים פיסיקליים כמו השתקפות, שבירה, דיפרקציה והפרעה דו-צדדית.

אור מקוטב ליניארי

כאשר השדה החשמלי של גל האור מתנדנד ללא הרף, ומתאר קו ישר במישור הניצב להתפשטות, אומרים שהאור מקוטב ליניארי. במצב זה של קיטוב, השלבים של שני מרכיבי השדה החשמלי זהים.

אם מוצבים שני גלים מקוטבים ליניארי, רוטטים במישורים בניצב זה לזה, מתקבל גל מקוטב אחר ליניארי. גל האור שהתקבל יהיה בשלב עם הקודמים. שני גלים נמצאים בשלב בו הם מציגים את אותה תזוזה באותה תקופה.

קיטוב ליניארי, מעגלי ואליפטי. מאת Inductiveload. (https://commons.wikimedia.org)

אור מקוטב מעגלי

גל האור אשר וקטור השדה החשמלי שלו מתנדנד בצורה מעגלית באותו מישור בניצב התפשטות, מקוטב מעגלי. במצב זה של קיטוב, גודל השדה החשמלי נשאר קבוע. כיוון השדה החשמלי הוא עם כיוון השעון או נגד כיוון השעון.

השדה החשמלי של אור מקוטב מתאר נתיבים מעגליים עם תדר זוויתי קבוע ω.

שני גלי אור מקוטבים ליניארי המונחים זה על זה בניצב זה לזה, עם הפרש פאזה של 90 מעלות, יוצרים גל אור מקוטב מעגלי.

אור מקוטב באליפטיות

במצב זה של קיטוב, השדה החשמלי של גל האור מתאר אליפסה במישור כולו בניצב התפשטות וכיוון כיוון הסיבוב בכיוון השעון או נגד כיוון השעון.

הצבת העל של שני גלי אור בניצב זה לזה, האחד עם קיטוב ליניארי והשני עם קיטוב מעגלי, ועם מעבר פאזה של 90 מעלות, מביא לגל אור עם קיטוב אליפטי. גל האור הקוטב דומה למקרה של קיטוב מעגלי אך בעוצמת השדה החשמלי משתנה.

השתקפות אור מקוטב

אור מקוטב להשתקפות התגלה על ידי מלוס בשנת 1808. מלוס הבחין שכאשר קרן אור לא קוטבית פוגעת בצלחת זכוכית שקופה ומצוחצחת היטב, חלק מהאור נשבר כשהוא עובר בצלחת והחלק האחר משתקף ויוצר. זווית של 90 ° בין הקרן השבורה לקרן המוחזרת.

קרן האור המוחזרת מקוטבת באופן לינארי על ידי תנודה במישור בניצב לכיוון ההתפשטות ומידת הקיטוב שלה תלויה בזווית השכיחות.

זווית השכיחות שבה קרן האור המוחזרת מקוטבת לחלוטין נקראת זווית הברוסטר (θ _B )

אור שביר מקוטב

אם קרן אור לא מקוטבת מתרחשת עם זווית ברוסטסטר (θ _B ) על ערמת לוחות זכוכית, חלק מהרטטות הניצב למישור ההיארעות משתקפים בכל אחת מהלוחות ושאר הרטט נשבר.

התוצאה נטו היא שכל הקורות המשתקפות מקוטבות באותו מישור בעוד הקורות השבורות מקוטבות חלקית.

ככל שמספר המשטחים גדול יותר, הקרן השבורה תאבד יותר ויותר תנודות בניצב למישור. בסופו של דבר האור המועבר יהיה מקוטב באופן לינארי באותו מישור של שכיחות כמו האור הלא מקוטב.

פיזור אור מקוטב

האור הנופל על חלקיקים קטנים המותלים במדיום נספג על ידי המבנה האטומי שלו. לשדה החשמלי המושרה באטומים ובמולקולות יש תנודות מקבילות למישור התנודה של האור שקורה.

באופן דומה, השדה החשמלי ניצב לכיוון ההתפשטות. במהלך תהליך זה האטומים פולטים פוטונים של אור המוסטים לכל הכיוונים האפשריים.

הפוטונים הנפלטים מהווים מערכת של גלי אור המפוזרים על ידי החלקיקים. החלק של האור המפוזר בניצב לקרן האור שקורה הוא מקוטב באופן לינארי. חלק האור האחר המפוזר בכיוון המקביל אינו מקוטב, שאר האור המפוזר על ידי החלקיקים מקוטב באופן חלקי.

פיזור החלקיקים בגודל הדומה לאורך הגל של האור המתרחש נקרא פיזור ריילי. פיזור מסוג זה מאפשר להסביר את הצבע הכחול של השמים או את הצבע האדום של השקיעה.

לפיזור ריילי יש תלות ביחס הפוך לכוח הרביעי של אורך הגל (1 / λ ⁴ ).

אור מקוטב עם שקעים

צפיפות-פנים היא מאפיין אופייני של חומרים מסוימים כמו קלציט וקוורץ שיש להם שני מדדי שבירה. אור מקוטב מוליך מתקבל כאשר קרן אור נופלת על חומר מוליך ומפריד לקרן משתקפת ושתי קרניים שבורות.

מבין שתי הקרניים השבורות, האחד סוטה יותר מהשני, ומתנדנד בניצב למישור ההיארעות, ואילו השני מתנדנד במקביל. שתי הקרניים מגיחות מהחומר בקיטוב ליניארי למישור ההיארעות.

הפניות

1. גולדשטיין, ד. אור מקוטב. ניו יורק: מרסל דקר, Inc, 2003.
2. ג'נקינס, FA ו- White, H E. יסודות האופטיקה. ניו יורק: McGraw Hill Higher Education, 2001.
3. סאלח, בהאא א. א. טייך, מ. ג. יסודות הפוטוניקה. קנדה: ג'ון וויילי ובניו, 1991.
4. גנטר, ר. ד. אופטיקה מודרנית. קנדה: ג'ון וויילי ובניו, 1990.
5. בוהרן, CF והפמן, ד ר. קליטה ופיזור של אור על ידי חלקיקים קטנים. קנדה: ג'הון וויילי ובניו, 1998.