Işığın Polarizasyonu
Polarizasyon, ışığın salınan elektrik alanının yönelimini tanımlar; bu, ışığın enine dalga doğasının bir sonucudur ve geniş pratik kullanım alanlarına sahiptir.
Tanım
Enine bir elektromanyetik dalganın, elektrik alan vektörünün yönelimini ve dönüşünü belirten, doğrusal durumdan eliptik ve dairesel durumlara kadar değişen özelliğidir.
Kapsam
Bu alan, ışığın vektörel doğasını, yani elektrik alanının salındığı yönü ele almaktadır. Doğrusal, dairesel ve eliptik polarizasyon durumlarını ve bunların Jones ve Stokes-Mueller formalizmleriyle matematiksel tanımlarını kapsamaktadır; polarizörler ve dalga plakaları aracılığıyla polarize ışığın üretimi ve analizini; polarize ışığın anizotropik (çift kırılımlı) ve optikçe aktif ortamlarla etkileşimini; ve Fresnel denklemleriyle açıklanan yansıma ve kırılmaya eşlik eden polarizasyon değişikliklerini içermektedir. Alan yönelimine bağlı optik fenomenleri açıklamakta ve geniş bir cihaz ve ölçüm yelpazesinin temelini oluşturmaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Işığın doğrusal, dairesel veya eliptik olarak polarize olması ne anlama gelmektedir?
- Polarize ışık nasıl üretilir, dönüştürülür ve analiz edilir?
- Anizotropik ortamlar ışığın polarizasyonunu nasıl değiştirmektedir?
- Yansıma, ışığın polarizasyonunu nasıl değiştirmektedir?
Anahtar kavramlar
- doğrusal polarizasyon
- dairesel polarizasyon
- eliptik polarizasyon
- Jones vektörü
- Stokes parametreleri
- çift kırılım
- Brewster açısı
- optik aktivite
Temel kuramlar
- Polarizasyon durumları ve Jones kalkülüsü
- Tamamen polarize ışığın enine elektrik alanı iki bileşenli bir Jones vektörü ile tanımlanmakta, optik elemanlar ise Jones matrisleri olarak işlev görerek polarizasyonun nasıl dönüştürüleceğini tahmin etmek için kompakt bir cebir sağlamaktadır.
- Kısmi polarizasyonun Stokes-Mueller tanımı
- Kısmen polarize ve polarize olmayan ışık, dört ölçülebilir Stokes parametresiyle tanımlanmakta, optik elemanlar ise Mueller matrisleriyle temsil edilerek polarizasyon analizini tutarsız ve depolarize edici durumlara genişletmektedir.
- Yansıma için Fresnel denklemleri
- Yansıyan ve iletilen dalgaların genlikleri, Fresnel denklemleri aracılığıyla polarizasyona ve geliş açısına bağlı olmakta, yansıyan ışığın tamamen polarize olduğu Brewster açısı gibi etkileri öngörmektedir.
Klinik önem
Polarizasyon, gut hastalığındaki ürat gibi çift kırılımlı kristalleri tanımlamak için polarize ışık mikroskopisinde, glikoz ve diğer optikçe aktif çözünen maddeleri ölçmek için polarimetride, sıvı kristal ekranlarda ve dokunun polarizasyona duyarlı optik koherens tomografisinde kullanılmaktadır.
Tarihçe
Malus, 1808'de yansıma yoluyla ışığın polarizasyonunu keşfetmiş ve Brewster, yansıyan ışığın tamamen polarize olduğu açıyı belirlemiştir. Fresnel'in 1820'lerdeki enine dalga kuramı polarizasyonu ve çift kırılımı açıklamış, Stokes ise 1852'de kısmen polarize ışığı tanımlamak için parametrelerini tanıtmıştır.
Öne çıkan isimler
- Étienne-Louis Malus
- Augustin-Jean Fresnel
- David Brewster
- George Gabriel Stokes
İlgili konular
Temel eserler
- hecht2017
- bornwolf1999
Sıkça sorulan sorular
- Polarize güneş gözlükleri parlamayı neden azaltabilir?
- Su veya yollar gibi yatay yüzeylerden yansıyan ışık kısmen yatay olarak polarize olmaktadır; dikey iletim eksenine sahip güneş gözlükleri, diğer ışığı geçirirken bu polarize parlamanın çoğunu engellemektedir.
- Güneşten veya bir lambadan gelen sıradan ışık polarize midir?
- Hayır; termal kaynaklar, hızla değişen, rastgele yönlenmiş alan yönlerine sahip ışık yaymaktadır, bu nedenle ışık, belirli bir yönelimi seçecek şekilde filtrelenene, yansıyana veya saçılana kadar polarize değildir.