Polariseret lys

Grundbeskrivelse

Lodret polariseret bølge. Det elektriske felt (E, fuldt optrukket) svinger i lodret plan, mens magnetfeltet (B, stiplet) svinger i vandret plan. (Wikimedia Commons).

Elektromagnetiske bølger som lys, radio- og mikrobølger dannes af elektriske og magnetiske felter, der udbreder sig som svingninger vinkelret på både hinanden og på bølgens udbredelseretning. Upolariseret lys indeholder lys med alle polarisationsretninger, dvs. hvor felterne svinger i alle retninger. Et polarisationsfilter lader kun bølger med én polarisationsretning slippe igennem.

Polariserede solbriller består af polarisationsfiltre, der kun slipper lodret polariseret lys igennem.

Polarisationsfilter. 1: Lyskilde. 2: Upolariseret lys 3: Polarisationsfilter 4: Lodret polariseret lys

 
Lys, som spejles i en vandret flade, bliver i nogen grad vandret polariseret. De reflekser, der ofte er generende, vil derfor ofte være mere eller mindre vandret polariserede. Derfor vil et polarisationsfilter, der kun slipper lodret polariseret lys igennem, undertrykke reflekserne. Denne effekt er ofte meget tydelig ved vandflader eller våde overflader.

Strømmende vand set med og uden polarisationsfilter.(Wikimedia Commons).

Uddybende beskrivelse

Radiobølger er ofte polariserede. Det kan man opnå ved at bruge en passende antenne. En simpel dipolantenne består af to metalstænger anbragt i forlængelse af hinanden. Radiosignalet sendes som højfrekvent vekselspænding ind i antennen på midten. Den danner en strøm, der skiftevis løber den ene og den anden vej i de to antennepoler. På den måde udsendes radiobølger, der er polariseret langs antennens retning. Det er det elektriske felt, der svinger langs antennens retning, og man taler om lodret og vandret polariserede radiobølger alt efter om antennen - og herigennem det elektriske felts svingningsretning - er vandret eller lodret.

Lodret polariseret radiobølge fra en lodret dipolantenne. Ladningerne ±q svinger op og ned og frembringer et elektrisk felt (blå), der svinger i lodret plan og et magnetfelt (rød), der svinger i vandret plan. Bølgelængden λ er afstanden fra bølgetop til bølgetop. (Wikimedia Commons).

Praktiske anvendelser af polariseret lys omfatter langt fra kun solbriller, men også mikroskopi og anden videnskabelig afbildning.

LCD-displays virker ved at udnytte polariseret lys. Hele skærmen har et filter, der polariserer lyset  i én retning. Hver enkelt pixel er et polarisationsfilter, der kan skifte retning alt efter om den skal være lys eller mørk.

Et lineært polarisationsfilter roteres foran en LCD-skærm. Når filtrets polarisationsretning er parallel med skærmens, slipper lyset igennem, mens det dæmpes, når de to polarisationsretninger står vinkelret på hinanden. (Wikimedia Commons).

Lyset fra den blå himmel om dagen er delvist polariseret på grund af reflektioner fra partikler i luften. Derfor kan et polarisationsfilter have stor effekt på kontrasten i fotografier af skyer på baggrund af en blå himmel.

På samme måde kan interstellart støv polarisere dele af stjernelyset. Dette kan bl.a. bruges af astronomer til at undersøge støvets sammensætning.

Cirkulært polariseret lys kan opfattes som lys, hvor polarisationsretningen roterer. Matematisk kan det beskrives som lys med to ens komponenter, der er polariseret i retninger vinkelret på hinanden, og hvor den ene er forsinket eller faseforskudt en halv bølgelængde i forhold til den anden.

En kvartbølgeplade - Quarter Wave Plate - danner den rigtige faseforskel på en kvart bølgelængde mellem den lodret og den vandret polariserede komponent af lyset. På den måde bliver lysets polarisation ændret fra lineær til cirkulær. (Wikimedia Commons).

En kvartbølgeplade forsinker lys med én polarisationsretning netop en kvart bølgelængde. Den kan bruges til at ændre cirkulært polariseret lys til lineært polariseret lys eller omvendt.

Kontrasten mellem den blå himmel og skyerne kan øges markant med et polarisationsfilter. (Wikimedia Commons).

Michael Quaade