Polarizadores e Lâminas de Onda

Polarizadores selecionam um estado de polarização e lâminas de onda deslocam a fase relativa dos componentes, sendo as ferramentas básicas para controlar a luz polarizada.

Definition

Elementos ópticos que atuam na polarização, com polarizadores transmitindo um componente de polarização selecionado e lâminas de onda introduzindo um retardo de fase fixo entre componentes ortogonais para alterar o estado de polarização.

Scope

Este tópico abrange os componentes ópticos utilizados para produzir, transformar e analisar a luz polarizada. Inclui polarizadores dicróicos e refletores e divisores de feixe polarizadores, a lei de Malus para a transmissão através de um polarizador, a ação das lâminas de onda (retardadores) que introduzem uma diferença de fase controlada entre componentes ortogonais, lâminas de meia onda e de quarto de onda e seu uso na rotação da polarização linear ou na produção de polarização circular, e a combinação desses elementos descrita pelo cálculo de Jones. Trata dos meios práticos de controle de polarização subjacentes a muitos instrumentos.

Core questions

• Como um polarizador seleciona uma polarização e quanta luz ele transmite?
• Como uma lâmina de onda altera o estado de polarização da luz?
• Como as lâminas de meia onda e de quarto de onda são usadas na prática?
• Como as combinações desses elementos convertem uma polarização em outra?

Key concepts

• polarizador
• lei de Malus
• lâmina de onda
• lâmina de meia onda
• lâmina de quarto de onda
• eixos rápido e lento
• divisor de feixe polarizador
• retardo

Key theories

Lei de Malus

Quando a luz linearmente polarizada passa por um polarizador ideal, a intensidade transmitida é igual à intensidade incidente multiplicada pelo quadrado do cosseno do ângulo entre a polarização e o eixo de transmissão do polarizador.

Retardo da lâmina de onda

Uma lâmina birrefringente introduz uma diferença de fase entre os componentes ao longo de seus eixos rápido e lento; uma lâmina de meia onda gira a polarização linear enquanto uma lâmina de quarto de onda converte entre polarização linear e circular.

Clinical relevance

Polarizadores e lâminas de onda são componentes centrais de microscópios de luz polarizada usados em patologia diagnóstica, de polarímetros que medem analitos opticamente ativos como a glicose, e de dispositivos de cristal líquido que controlam a luz em displays e instrumentos oftálmicos.

History

Malus estabeleceu sua lei de intensidade em 1809, e Nicol concebeu o prisma polarizador de calcita que leva seu nome em 1828. Polarizadores de folha práticos tornaram-se amplamente disponíveis depois que Edwin Land inventou o filme polarizador dicróico na década de 1930, fundando a Polaroid Corporation.

Key figures

• Étienne-Louis Malus
• William Nicol
• Edwin Land

Seminal works

• hecht2017
• salehteich2019

Frequently asked questions

Quanta luz passa por dois polarizadores cruzados?

Idealmente nenhuma; quando os eixos de transmissão são perpendiculares, a lei de Malus resulta em transmissão zero porque o cosseno de noventa graus é zero, razão pela qual polarizadores cruzados aparecem escuros.

Como uma lâmina de quarto de onda produz luz polarizada circularmente?

Se a luz linearmente polarizada incide a quarenta e cinco graus em relação aos eixos da lâmina, a lâmina atrasa um componente em um quarto de comprimento de onda em relação ao outro, e os dois componentes de amplitude igual se combinam em polarização circular.