Polarizasyon

Polarizasyon dalganın hareket yönüne dik gelen düzlemdeki salınımların yönünü tanımlayan yansıyan dalgaların bir özelliğidir. Bu kavram dalga yayılımı ile ilgilenen optik, deprembilim ve uziletişim gibi bilim ve teknoloji sahalarında kullanılmaktadır. Elektrodinamikte polarizasyon, ışık gibi elektromanyetik dalgaların elektrik alanının yönünü belirten özelliğini ifade eder. Sıvılarda ve gazlarda ses dalgaları gibi boyuna dalgalar polarizasyon özelliği göstermez çünkü bu dalgaların salınım yönü uzunlamasınadır yani yönü dalganın hareketinin yönü tarafından belirlenmektedir. Tersine elektromanyetik dalgalarda (elektrik sahaya ait) salınımın yönü sadece yayılımın yönü ile belirlenmemektedir. Benzer şekilde katı bir maddede yansıyan ses dalgasında paralel stres yayılım yönüne dik gelen bir düzlemde her türlü yönlendirmeye tabi olabilir.

Polarizasyon terimi dolayısıyla yansıyan dalga yoluna dik gelen düzlemdeki salınım işleminin olası yönlenmelerini ifade eder.

Polarizasyon çeşitleri:

Linear polarization diagram

Çizgisel-Linear

Circular polarization diagram

Dairesel-Circular

Elliptical polarization diagram

Eliptik-Elliptical

Polarizasyon (Dalgalar)

Polarizasyon, birden fazla yönlendirme ile salınabilen dalgaların bir özelliğidir. Böyle ışık sergi polarizasyon gibi elektromanyetik dalgalar, örneğin yerçekimi dalgaları gibi dalga diğer bazı türleri, gibi. Salınım dalganın yönde her zaman olduğu bir gaz ya da sıvı olarak ses dalgaları, polarizasyon göstermezler. Bir elektromanyetik dalga olarak, elektrik alan ve manyetik alan hem de salınım fakat farklı yönlerde vardır; Kongre tarafından ışığın "polarizasyon" elektrik alanının kutuplaşma anlamına gelir. Enine dalga hem elektrik ve manyetik alanlar seyahat dalganın yönüne dik olarak boşlukta bir düzlem dalga olarak veya izotropik ortamda yaklaşık olabilir ışık yayar. Bu alanların salınım tek bir yönde (doğrusal polarizasyon) olabilir veya alan, optik frekans (dairesel ya da eliptik bir polarizasyon) olarak dönebilir. Bu durumda alanları 'rotasyon ve böylece belirtilen polarizasyon yönü, saat yönünde veya saat yönünün tersinde da olabilir; Bu dalganın kiralite veya ellilik olarak adlandırılır. En yaygın optik malzemeler (cam gibi) izotropik ve sadece bir dalganın polarizasyonu korumaktadır. Ancak polarizasyon kaynakları arasında ayrım yoktur. Ancak, malzeme çiftkırılan olarak sınıflandırılan ya da bu genellikle modifiye edilecek durum ve bir dalganın polarizasyon değil veya içinden yayılımı etkileyen hangi optik olarak aktif önemli sınıflar vardır. Bir polarize tek kutuplaşmayı ileten bir optik filtredir. Polarizasyon gibi optik, sismoloji, radyo ve mikrodalga fırın gibi enine dalga yayılımı ile ilgili bilim alanlarında, önemli bir parametredir. Özellikle lazerler, kablosuz ve fiber optik telekomünikasyon ve radar gibi teknolojileri etkiledi.

Dalga Yayılımı ve Polarizasyon

Işık kaynağı en tutarsız ve polarize olmayan (veya tek "kısmi polarize") farklı uzaysal özellikleri, frekans (dalga boylarını) sahip dalgalar rastgele karışımından oluşur, çünkü fazlar ve polarizasyon kaynakları olarak sınıflandırılır. Ancak, elektromanyetik dalgalar ve özellikle kutuplaşmayı anlamak için, sadece tutarlı düzlem dalgaları dikkate değerdir; Bu belirli bir yöne (veya dalga vektörü), frekans, faz ve polarizasyon devletin sinüs dalgaları bulunmaktadır. Belirlenen herhangi bir mekansal yapısı ile dalga düzlem dalgaların bir arada ayrılacak olabilir çünkü bu verilen parametreler ile bir düzlem dalga ile ilgili olarak bir optik sistem karakterize sonra sözde (Daha genel bir durumda onun cevabı tahmin etmek için kullanılabilir açısal spektrum). Ve tutarsız devletler frekanslarda (spektrumu), fa zlar ve kutuplaşmaların bazı dağılımı ile bu tür ilişkisiz dalgaların ağırlıklı kombinasyonu olarak stokastik olarak modellenebilir.

Enine Elektromanyetik Dalgalar

Boş alan ya da başka bir homojen izotropik olmayan zayıflatıcı ortam içinde seyahat eden elektromanyetik dalgalar (örneğin, ışık gibi), uygun bir şekilde bir uçak dalganın elektrik alan vektörü E ve manyetik alan H (ya da "enine dikey yönde olduğu anlamına gelir, enine dalgaları olarak tanımlanmıştır "için) dalga yayılma yönü; E ve h de birbirine diktir. Optik frekans f monokrom düzlem dalgası düşünüldüğünde (vakum dalga boyu l ışığında c ışık hızı f = c / l bir frekansa sahip), bize z ekseni olarak yayılma yönünü ele alalım. Enine E dalga olmak ve H alanları ardından Ez = Hz = 0 ise sadece x bileşenleri ve y yön içermelidir. Karmaşık (veya fazör) notasyonu kullanarak, anlık fiziksel elektrik ve manyetik alanlar aşağıdaki denklemler meydana gelen karmaşık miktarların gerçek parçaları tarafından verileceği anlaşılır.

Enine Olmayan Elektromanyetik Dalgalar

Enine dalgalara ek olarak, osilasyon dik yayılma yönüne yönleri ile sınırlı değildir birçok dalga hareketleri vardır. Bu olgular ancak bir şekilde, tutarlı bir dalga kutuplaşması Jones vektörü kullanılarak basitçe tarif edilemez olguların farkında olmalıdır (örneğin toplu medyada en elektromanyetik dalgaların gibi) enine dalgalar üzerinde yoğunlaşmaktadır geçerli makalenin kapsamı dışındadır . Sadece elektromanyetik dalgalar (aşağıda tartışıldığı gibi, saçaklı kristaller olarak) önceki tartışma, katı elektrik veya manyetik saha olarak boyuna sahip olabilen bir anizotropik ortam içinde iken, homojen bir izotropik olmayan zayıflatıcı düzlemsel dalgalar için geçerli olduğuna dikkat enine bileşenleri. Bu gibi durumlarda elektrik deplasman Ge ve manyetik akı yoğunluğu B hala yukarıdaki geometri itaat [gerekli açıklama] ama nedeniyle (manyetik geçirgenlik veya) elektrik duyarlılığında anizotropi için, şimdi, bir tensör ile E (ya da B'nin farklı olabilir. Hatta izotropik medya denilen homojen olmayan dalgaları olan kırılma indisi önemli bir sanal kısmına sahip olan bir ortam içine başlatılabilir (ya da "yok olma katsayısı") gibi metallerin olarak elde edildi. Bu alanlar, aynı zamanda sıkı bir şekilde enlemesine değil, [1] : 179-184 [2]: 51-52 yüzey dalgaları ya da (örneğin, bir fiber optik gibi), bir dalga kılavuzuyla yayılan dalgalar genel olarak enine dalgalar değildir, ancak bir elektrik veya manyetik çapraz mod veya karma bir modu olarak tarif edilebilir. Hatta Serbest uzayda, boyuna alan bileşenleri düzlem dalga yaklaşımı yıkar odak bölgelerde oluşturulabilir. Bir uç örnek (yayılma yönü boyunca) Elektrik veya manyetik saha, sırasıyla tamamen uzunlamasına olan odağına, radyal olarak ya da teğet olan polarize ışıktır. Bu tür sıvılar içinde ses dalgaları gibi uzunlamasına dalgalar için, salınım yönü ilerleme yönü boyunca tanımı gereği, yani polarizasyon sorunu normal olarak da söz konusu değildir. Öte yandan, bir kütle bir katı ses dalgalarının, üç polarizasyon bileşenlerinin toplam uzunlamasına yanı sıra çapraz olabilir. Boyuna bir polarizasyon yayılma yönü boyunca bir katı sıkıştırma ve titreşimi tarif ederken, bu durumda, yatay bir polarizasyon, yayılma yönüne dik yönde kesme stresi ve yer değiştirme yönünde ile ilişkilidir. Enine ve boyuna polarizasyon ayırıcı yayılım sismolojide önemlidir.

Polarizasyon Durumu

Polarizasyon en başlangıçta yalnızca saf polarizasyon durumları dikkate alınarak, bazı optik frekansta sadece bir tutarlı sinüs dalgası tarafından anlaşılmaktadır. Sağdaki vektörü (ki salınım frekansı, tipik olarak 1015 kat daha hızlı olacaktır) bir tek modlu lazer tarafından yayılan elektrik alanının salınım tanımlayabilir. Alan, sayfa dik z yönünde dalganın ile, sayfa birlikte x-y düzleminde salınım yapar. İz altındaki ilk iki diyagramlar iki farklı yönlerde lineer polarizasyon için tam bir döngüsü boyunca elektrik alan vektörü; Bunlar, her kutuplanma (SOP), ayrı bir devlet olarak kabul edilir. 45 ° 'de doğrusal polarizasyon da, bir yatay doğrusal polarlanmış dalga eklenmesi ve aynı fazda aynı genişlikte, dikey polarize dalga olarak görülebilir. Bir o, yatay ve dikey polarizasyon bileşenleri arasında bir faz kaymasına olsaydı, bir genellikle üçüncü şekilde görüldüğü gibi eliptik polarizasyon [4] elde edilir olacaktır. faz kayması tam olarak 90 ° ±, o zaman dairesel polarizasyon (dördüncü ve beşinci rakamları) üretilir. Böylece, dairesel bir polarizasyon doğrusal polarize ışık ile başlayan ve bir faz kaymasına çeyrek dalga plakası kullanılarak, pratikte oluşturulur. Bir dönen elektrik alan vektörünü neden olarak bu gibi iki faz kaydırmalı bileşenleri sonuç sağ tarafta animasyon gösterilir. Bir saat yönünde veya saat yönünün tersine alanın dönüşler tutabilen bu dairesel ya da eliptik polarizasyona dikkat edin. Yatay ve dikey polarizasyon bileşenleri arasında bir faz kaymasına olsaydı Şimdi, bir genel üçüncü şekilde görüldüğü gibi eliptik polarizasyon [4] elde edilir olacaktır. faz kayması tam olarak 90 ° ±, o zaman dairesel polarizasyon (dördüncü ve beşinci rakamları) üretilir. Böylece, dairesel bir polarizasyon doğrusal polarize ışık ile başlayan ve bir faz kaymasına çeyrek dalga plakası kullanılarak, pratikte oluşturulur. Bir dönen elektrik alan vektörünü neden olarak bu gibi iki faz kaydırmalı bileşenleri sonuç sağ tarafta animasyon gösterilir. Bir saat yönünde veya saat yönünün tersine alanın dönüşler tutabilen bu dairesel ya da eliptik polarizasyon edin. Bunlar yukarıda verilen iki dairesel kutuplaşmalar gibi farklı polarizasyon durumuna, karşılık gelmektedir. Tabii ki bu tarifnamede kullanılan x ve y eksenleri yönü isteğe bağlıdır. X ve Y, bir polarizasyon bileşenleri açısından bu, bir koordinat sistemi ve bir polarizasyon elips görüntüleme seçimi, bu baz polarizasyonlar açısından (aşağıda) Jones, vektörünün tanımlamasıdır. Bir tipik olarak sıklığı düzleminde, x gibi özel bir problem uygun eksenleri tercih ediyorum. Doğrusal kutuplaşmalar için ayrı yansıma katsayıları olduğundan ve insidansı (p ve s kutuplaşmalar, aşağıya bakınız) düzlemine dik, o seçim büyük ölçüde yüzeyden bir dalganın yansıması hesaplamayı kolaylaştırır. Ayrıca, bir baz fonksiyonları gibi dik polarizasyon durumunda değil, sadece doğrusal kutuplaşmaların herhangi bir çift kullanabilirsiniz. Örneğin, temel işlevleri olarak sağ ve sol dairesel polarizasyon seçme dairesel refle (optik aktivitesi) veya dairesel dikroizm ilgili sorunların çözümünü kolaylaştırır.

Elips Polarizasyon

Tamamen polarize monokrom dalga düşünün. Bir salınımın bir çevrim boyunca elektrik alan vektörünün çizmek olsaydı, bir elips, genel olarak eliptik bir polarizasyon belirli bir duruma karşılık gelen, elde edilir. Doğrusal polarizasyon ve dairesel polarizasyon eliptik polarizasyon özel durumlarda olarak görülebilir unutmayın. Bir kutuplaşma durumu daha sonra elips geometrik parametreleri ile ilişkili olarak anlatılan ve onun "ellilik", elips etrafında dönme yönünde veya saat yönünün tersine olup olmadığını yani, olabilir. Eliptik şeklin bir parametre elipsin büyük ekseni x-ekseni arasındaki açı olup, bu yönelme açısı ψ belirtir ve elipsliği ε = a / b, oranı ile birlikte büyük eksenin küçük eksene elipsin (eksenel oranı olarak da bilinir).

Jones Vektör

Tamamen polarize durumuna tam bilgi, polarizasyon düzleminde elektrik alan vektörünün iki bileşenin osilasyonları genlik ve faz tarafından sağlanır. Bu temsil kutuplaşma farklı durumları nasıl mümkün olduğunu göstermek için yukarıda kullanıldı. Genlik ve faz bilgisi uygun bir şekilde iki boyutlu kompleks vektör (Jones vektörü) olarak temsil edilebilir. Fiziksel elektrik alan Jones vektörünün gerçek bir parçası olarak, değişmiş ama polarizasyon durumunun kendisinin mutlak faz bağımsız olacaktır. Jones vektörü temsil etmek için kullanılan temel vektörleri (yani gerçek olması) doğrusal polarizasyon durumlarını temsil gerekmez. Ortogonal bir vektör çifti resmi sıfır iç çarpımı olan biri olarak tanımlandığı gibidir, genel olarak herhangi bir iki ortogonal durumları, kullanılabilir. Ortak seçimi bırakılır ve sağ dairesel polarizasyon, dairesel çift kırılmalı ortamı içinde iki tür bileşenlerin dalgaların farklı yayılma modeli (örneğin, aşağıya bakınız) ya da dairesel polarizasyon duyarlı koherent detektör sinyal yollar.

Koordinat Çerçevesi

Ne olursa olsun polarizasyon durumu geometrik parametreleri veya Jones vektörleri kullanılarak temsil edilmektedir, parameterization örtük koordinat çerçevesinin yönlendirmesidir. Bu özgürlük, yayılma yönü hakkında yani dönme derecesi verir. Dünya'nın yüzeyine paralel yayılıyor olan ışığı göz önüne alındığında, "yatay" ve "dikey" polarizasyon terimleri genellikle ilk Jones vektörü bileşeni ya da sıfır azimut açısı ile ilişkili eski varlık ile kullanılır. Kuzeye karşılık gelen (daha yaygın koordinat yatay sistemi ile karışıklığı önlemek için astronomi denir ya da pozisyon açısı) Öte yandan, astronomi koordinat ekvator sistemi genellikle sıfır azimut ile yerine kullanılır.

Polarize Olmayan ve Kısmen Polarize Işık

Tanımı: Termal (siyah gövde) radyasyon ve floresan (ama lazerler dahil) görünür ışığın en yaygın kaynakları, "tutarsız" olarak tanımlanan ışık üretirler. Radyasyon atomu olan ya da emisyon ilintisiz ve genellikle rastgele polarizasyon moleküllerin çok sayıda bağımsız olarak üretilmektedir. Bu durumda ışık polarize olmamış olduğu söyleniyor. Bir yerde zaman herhangi bir anda elektrik ve manyetik alanların kesin bir yön olmadığı için, bu terim ancak polarizasyon ölçülen veya sonucu ile ilgili olmayacak o zaman çok hızlı bir şekilde değiştiğini ima, biraz hatalı olduğu düşünülen bir deneydir. Aslında tam olarak her noktada kutuplaşma durumu oluşturmak için bir polarize kiriş eylemleri depolarizer, ama hangi kutuplaşma amaçlanan uygulamalarda göz ardı edilebilirse kiriş boyunca hız değişmektedir. Işık diğerinden daha bir polarizasyon modunda daha fazla güç varken kısmen polarize olduğu söyleniyor. herhangi bir dalga boyunda, kısmen polarize ışık istatistiksel tamamen polarize olmayan bileşenin üst üste binmesi ve tamamen polarize olarak tarif edilebilir.Bir polarizasyon derecesi açısından hafif tarif eder ve parametreler arasında olabilir polarize bileşeni. Yukarıda ayrıntılı olarak polarize bileşeni, Jones vektörü veya polarizasyon elipsin cinsinden tanımlanabilir. Ancak, aynı zamanda kutuplaşma derecesini tanımlamak için, biri normal kısmi kutuplaşma durumunu belirtmek için Stokes parametreleri kullanır Motivasyon: Homojen bir ortam boyunca düzlem dalgaların iletimi tamamen Jones vektörlerinin şartlar ve 2 x 2 Jones matrisleri anlatılmıştır. Ancak uygulamada ışık tüm mekansal homojensizliklere veya karşılıklı olarak tutarsız dalgalarının varlığı böyle basit bir şekilde görülemez durumlar vardır. Örneğin, Jones matrisler kullanılarak tarif edilemez,. Bu gibi durumlar için Stokes 4-vektör üzerine hareket eden 4 × 4 matris kullanmak yerine olağandır. Onlar Mueller matrisler olarak bilinen gelmiş olmasına rağmen bu tür matrisler ilk 1929 yılında Paul Soleillet tarafından kullanılmıştır. Her Jones matrisi bir Mueller matrisi sahipken, tersi doğru değildir. Mueller matrislerden sonra, karmaşık yüzeyler veya parçacıkların topluluklarının gelen dalgaların saçılması gözlenen polarizasyon etkilerini tanımlamak için kullanılır.

Çift Kırılım

Doğrusal çift kırılım tanınmış belirtileri (yani, hangi temel kutuplaşma dik doğrusal polarizasyonlardır) optik dalga plakaları / geciktirici ve birçok kristaller görünür. Doğrusal polarize ışık birefringent malzeme içinden geçerse onun polarizasyon yönü bu temel kutuplaşmaların birine denk olmadığı sürece, kutuplaşma, durum genellikle değişecektir. Faz kayması ve böylece polarlanmasında değişikliği için, genellikle, ekteki fotoğrafta görüldüğü gibi, renkli etkilere neden olabilir, iki polarize arasında beyaz ışık altında, bağımlı, bu tür nesneler dalga boyudur. Dairesel çift kırılma, özellikle kiral sıvıları optik aktivitesi olarak adlandırılan ya da bağlı yayılma yönü boyunca bir manyetik alanın varlığı Faraday rotasyonu. Doğrusal polarize ışık gibi bir nesne içinden geçirilir, bu doğrusal polarize ama döndürülerek polarizasyon ekseni ile de çıkar. Doğrusal ve dairesel çiftkırılım bir arada temeli kutuplaşma iki dik eliptik kutuplaşmalar olarak sahip olacaktır; "eliptik çiftkırılma" ancak nadiren kullanılır. Bir doğrusal mod için 45 ° açıyla polarize gelen bir dalga ile (iki ortogonal doğrusal yayılım modları ile) doğrusal çiftkırılım davayı benzetebiliriz. Bir diferansiyel faz tahakkuk başladıkça, polarizasyon sonunda salt dairesel polarizasyon (90 ° faz farkı), daha sonra orijinal kutuplaşma dik eliptik ve sonunda doğrusal polarizasyon (180 ° faz), sonra tekrar dairesel yoluyla (270 değiştirerek, eliptik olur orijinal azimut açısına sahip sonra eliptik ve nihayet geri döngü yeniden başlar orijinal doğrusal polarize durumuna (360 ° faz) ° faz). Genel olarak, durum daha karmaşıktır ve yayılma modları ile tanımlanan eksen etrafında Poincare küresi bir dönüş olarak karakterize edilebilir. Doğrusal (mavi), yuvarlak (kırmızı) ve elips (sarı) çift kırılma için örnekler soldaki şekilde gösterilmiştir. Toplam yoğunluğu ve polarizasyon derecesi etkilenmez. Bir ortamda yol uzunluğu yeterli değilse, bir paralel ışın (ya da ışın) iki polarizasyon bileşenleri nihai yayılma tarifi (aynı giriş yüzü ve çıkış yüz varsayarak olsa bile, ofset bir pozisyonel ile malzeme çıkabilirsiniz) paraleldir. Bu genellikle kristal arkasında bir nesnenin, zıt kutuplaşmalar içinde, hafif görüntüleri ofset iki ile izleyiciyi sunmak kalsit kristalleri kullanılarak görülüyor. Bu 1669 yılında Erasmus Bartholinus'a tarafından, kutuplaşma ilk keşif sağlanan etki oldu.

Dikroizm

Bir polarizasyon modunda iletimi tercihli olarak düşürüldüğü Ortam dikroik ya diattenuation olarak adlandırılır. Çift kırılma gibi, diattenuation (bir kristal) lineer polarizasyon modları ya da (genellikle bir sıvı içinde) dairesel polarizasyon modları ile ilgili olabilir. Neredeyse tüm bir modda radyasyon bloke aygıtlar polarize filtre ya da basitçe "polarize" olarak bilinir. Bu Jones, matrisin olarak yukarıda verilen G2 = 0 tekabül eder. İdeal polarize çıkışı o polarizasyon modunda giriş dalganın orijinal genlik eşit bir genlik ile belirli bir polarizasyon durumu (genellikle doğrusal polarizasyon) 'dir. Diğer polarizasyon modunda güç elimine edilir. Kutuplanmamış ışığı (g1 = 1 ve g2 = 0) başlangıç gücünün tam yarısı korunur ideal bir polarize geçirilir ve böylece eğer. g1 o <1. Bununla birlikte, birçok durumda liyakat daha alakalı rakam g2 için g1 bir karşılaştırma içeren polarizasyon veya nesli oranı polarize derecesi, yani pratik polarizörler, özellikle ucuz sac polarizörler. Jones'un vektörler (yerine yoğunluğu daha) dalgalarının 'genlikleri atıfta beri, polarize olmayan ışık ile aydınlatılan zaman istenmeyen kutuplaşma kalan güç amaçlanan kutuplaşmanın güç (g2 / g1) 2 olacaktır.

Aynasal Yansıma

Çift kırılma ve genişletilmiş medya dikroizmine ek olarak, Jones, matrisler kullanılarak polarizasyon etkileri nitelendirilebilecek farklı kırılma indisi İki malzeme arasında (yansıtıcı) ara yüzeyde meydana gelebilir. Bu etkiler Fresnel denklemleri ile tedavi edilir. Dalgasının bir parçası iletilir ve parça yansıtılır; Belirli bir malzeme için (aynı zamanda ve yansıma fazı) bu oranlar geliş açısına bağlıdır ve s ve p kutuplanma için farklıdır. Bu nedenle, yansıyan ışık (hatta başlangıçta polarize olmamış ise) polarizasyon durumu genellikle değiştirilir. P kutuplaşma için yansıma katsayısı sıfır Brewster açısı, olarak bilinen geliş özel bir açıda bir yüzeye çarpan herhangi bir ışık sadece s-polarizasyon kalan yansıtılacaktır. Bu ilke, bu tür birçok yüzeyleri boyunca iletim sonra ancak p polarizasyon bırakarak, s polarizasyon her bir Brewster açısı yüzeyinde yansıma ile ayrılmış olduğu formül (şekle bakınız), sözde "plakalar polarizörün kazık" olarak kullanılır. P kutuplaşma genellikle küçük yansıma katsayısı da polarize güneş gözlüğü temelidir; mesela, ıslak sokak yansıması (yatay) polarizasyon, parlama en S den engelleyerek çıkarılır. Normal sıklığı ve yansıma önemli özel durumda belirli s veya p polarizasyon vardır. (anizotropik malzeme içermeyen). X ve Y, bir polarizasyon bileşenleri, eşit yansır ve bu nedenle yansıtılan dalganın polarizasyonu gelen dalganın aynıdır. Bununla birlikte, dairesel (veya eliptik) polarizasyon durumunda, polarizasyon durumu ellilik böylece teamül Bu yayılma yönüne bağlı olarak belirtilir, çünkü tersine çevrilir. + Z yönünde bir dalga için "sağ-elli" olarak adlandırılan x-y eksenleri etrafında elektrik alanının dairesel dönme "solak" olduğu -z yönünde bir dalga için. Ancak geliş sıfır olmayan bir açı ile yansıma genel bir durumda, böyle bir genelleme yapılabilir. Örneğin, sağ dairesel polarize ışık bir otlatma açıda bir dielektrik yüzeyden yansıyan, hala polarize sağ elini (ama eliptik) olacaktır. Doğrusal polarize ışık olmayan normal sıklığı bir metalden yansıyan genellikle eliptik polarize olur. Bu olgular kullanarak Jones vektörleri s ve p polarizasyon bileşenleri için farklı Fresnel katsayıları ile üzerine harekete işlenir.

Kutuplaşma İçeren Ölçme Teknikleri

Bazı optik ölçüm yöntemleri polarizasyona dayanmaktadır. Diğer optik teknikler polarizasyon önemlidir ya da en azından dikkate alınmalı ve kontrol edilmelidir.

Stress Ölçümü

Şeffaf malzeme gerilmeleri halihazırda gözlenebilir için mühendislik, stres kaynaklı çift kırılma fenomeni sağlar. Yukarıda belirtildiği ve beraberindeki fotoğrafta görüldüğü gibi, çiftkırılım kromatikliğini tipik olarak iki polarize arasında inceledi renkli desenler oluşturur. Dış güçler olarak uygulanmaktadır, malzemesinde indüklenen iç stres böylece görülmektedir. Buna ek olarak, çift kırılma sık olarak, üretim sırasında "donmuş" gerilimlere görülmektedir. Bu ünlü olan çift kırılma imalat işlemi sırasında malzemenin gerilmesini nedeniyle selefon bant gözlenir. Elipsometri: Elipsometri düzgün bir yüzeyinin optik özelliklerinin ölçümü için güçlü bir tekniktir. Bu tür bir yüzey speküler yansıma aşağıdaki ışığın polarizasyon durumunu ölçmek içerir. Bu, tipik olarak geliş açısı veya dalga boyu (ya da her ikisi) 'in bir fonksiyonu olarak yapılır. Elipsometri yansıma bağlı olduğundan, ışığa ya da arka yüzü erişilebilir olması için saydam olması örnek için gerekli değildir.Elipsometri bir dökme malzemenin bir yüzeyinin (kompleks) kırılma indeksi modellemek için de kullanılabilir. Aynı zamanda, bir alt-tabaka üzerinde biriken bir ya da daha ince bir film tabakası parametrelerini belirlenmesinde yararlıdır. Sahip oldukları yansıtma özellikleri, sadece öngörülen p büyüklüğü ve S polarizasyon bileşenleri, ancak yansıması üzerine nispi faz kayması, bir elipsometre kullanılarak ölçümler ile karşılaştırıldığında. Normal elipsometre ama p ve s yansımaları oranı yanı sıra, yüzey varlık tarafından yansıması üzerine uyarılan polarizasyon ellipticity (bu nedenle adı) değişimi (dikkatli fotometrik aydınlatma kirişin kalibrasyon gerektiren) gerçek yansıma katsayısı ölçmez okudu. Bilim ve araştırma kullanılacak ek olarak, elipsometri Örneğin üretim süreçlerini kontrol etmek için kullanılır.Farklı alanlarda kullanma sahiptir.Bunlar: Jeoloji: (Lineer) çiftkırılım özelliği gerçekten kutuplaşma ilk keşif önemli olan kristal mineraller yaygındır ve mineralojide, bu özellik sık sık minerallerin belirlenmesi amacıyla, polarizasyon mikroskopları kullanılarak istismar edilir. Daha fazla bilgi için optik mineralojisini bakın Katı maddelerin ses dalgaları polarizasyon sergilerler. Toprak içinden üç polarizasyon ayırıcı yayılım sismolojinin alanında önemlidir. Uzunlamasına polarizasyon (sıkışma dalgaları) ile dalgalar P-dalgaları denir ise yatay ve dikey polarize sismik dalgalar (kesme dalgaları), SH ve SV denir. Kimya: Bu kristalin, bir tür çift kırılma ortaya koymak için faydalıdır ve lineer, çift kırılma ve dolayısıyla saptama jeoloji ve mineraloji özellikle yararlı olduğu (yukarıda) gördük. Doğrusal polarize ışık genel olarak polarizasyon durumu iki çapraz polarize arasına bakıldığında yukarıda fotoğrafta görüldüğü gibi, ön plana çıkaran, böyle bir kristal boyunca iletim üzerine değiştirdi. Benzer bir şekilde, kimyada polarizasyon döndürülmesi yararlı bir ölçüm olarak bir sıvı çözelti içinde eksenlerinde. Bir sıvı lineer çift kırılma imkânsız olduğu bir kiral molekül çözelti içinde olduğu zaman dairesel bir çift kırınıma olabilir. Sağ ve böyle bir molekülün sol elini enantiomerler eşit sayıda (sözde rasemik karışım) mevcut olduğu zaman daha sonra etkilerini yok. Sadece bir (veya birinin bir üstünlüğü) vardır, ancak, organik moleküller, bir ağ, dairesel çift kırılma (ya da optik etki) görülmektedir durum bu dengesizliğin büyüklüğü (veya molekülün konsantrasyonunu ortaya daha sık olduğu kendisi zaman sadece bir enantiomer), mevcut olduğu kabul edilebilir. Bu, bir içinden ışık iletimi sıfırlanması amacıyla döndürüldüğü bir polarize olan sonunda, polarize ışık sıvının bir boru içinden geçerek bir polarimetre kullanılarak ölçülmüştür. Astronomi: Astronomi birçok alanda, dış uzaydan gelen polarize elektromanyetik radyasyon çalışma büyük önem taşımaktadır. Yıldızlı termal radyasyon genellikle bir faktör olmasına rağmen, polarizasyon hangi olabilir (böyle büyük aktif galaksilerin radyo lob ve pulsar radyo radyasyon gibi aynı zamanda tutarlı astronomik kaynaklardan (örneğin hidroksil veya metanol maserleri) ve tutarsız kaynaklardan radyasyon mevcuttur bu) bazen tutarlı olması, spekülasyon ve ayrıca yıldızlararası toz saçılma yıldız ışığı empoze edilir. Dışında radyasyon ve saçılma kaynakları hakkında bilgi vermekten, polarizasyon de Faraday dönme yoluyla yıldızlararası manyetik alan sondalar. Kozmik mikrodalga arka plan polarizasyon fiziğini incelemek için kullanılıyor. Sinkrotron ışınımı doğal polarize edilir. Bu astronomik eden toprak biyolojik moleküllerin kiralite neden olduğu ileri sürülmüştür.

Uygulamalar ve Örnekler

Polarize Güneşgözlüğü: Kutuplanmamış ışık, aynasal (parlak) yüzeyde yansıma sonra, genellikle kutuplaşma derecesi elde eder. Bu fenomen Malus yasası adını veren matematikçi Étienne-Louis Malus tarafından 1808 yılında gözlenmiştir. Polarize güneş gözlüğü bu etkinin özellikle yolun öncesinde otlatma açıdan bakıldığında, yatay yüzeylerden yansımaları parlamayı azaltmak için istifade eder. Polarize güneş gözlüğü kullananlar zaman zaman sertleştirilmiş cam, örneğin renk bağımlı birefringent etkiler gibi istenmeyen polarizasyon etkilerini gözlemlemek olacaktır (örneğin, araba camları) veya yansıma veya saçılma doğal kutuplaşma ile birlikte, şeffaf plastikten yapılmış ürünler. Bu yıpranmış LCD monitörler (aşağıya bakınız) polarize ışık çok göze çarpıyor. Gökyüzü Kutuplaşma ve Fotoğrafçılık: Polarizasyon bu dünya atmosferi geçerken bu aerosoller tarafından saçılan güneş ışığına bağlı olarak, gökyüzünde ışığında görülmektedir. Dağınık ışık açık gökyüzü parlaklığı ve rengi üretir. Saçılan ışığın Bu kısmi polarizasyon kontrastını artırarak, fotoğraflarda gökyüzü karartmak için kullanılabilir. Bu etki en güçlü güneş 90 ° açı yaparak gökyüzünde noktalarda görülmektedir. Polarize filtreler gökyüzü ile yansıma veya saçılma dahil olduğu sahneleri fotoğrafını sonuçlarını optimize etmek için bu efektler kullanılmaktadır. Gökyüzü polarizasyonu navigasyon oryantasyon için kullanılır olmuştur. Güneş ne yıldız ne görünür iken (örneğin, gündüz bulut veya alacakaranlıkta altında) Dünya'nın manyetik alanının kutuplara yakın gezinirken "gökyüzü pusula", 1950'lerde kullanıldı. Vikingler 12. yüzyılda Avrupa'da manyetik pusula gelişinden önce, 9-11 yüzyıllarda Kuzey Atlantik genelinde geniş seferleri benzer bir cihaz ("sunstone") istismar olduğunu, tartışmalı, öne sürülmüştür. gökyüzü pusula İlgili 19. yüzyılın sonlarında Charles Wheatstone tarafından icat "kutup saat" dir. Görüntü Teknolojileri: Sıvı kristal ekran (LCD) teknolojisi ilkesi, sıvı kristal bir dizi doğrusal polarizasyon ekseninin dönme bağlıdır. (Cihazlar da dahil olmak üzere ya bir arka ışık gerektirmeyen veya arka yansıtıcı katmana) arka ışık ışık ilk doğrusal polarize levha geçer. Bu polarize ışık gibi yedi parçalı ekran veya belirli bir ürün için özel sembolleri ile biri olarak (TV veya bilgisayar monitörü için) piksel organize edilebilir gerçek likit kristal katmanı üzerinden veya başka bir biçimde geçer. Sıvı kristal tabaka esasen minik sarmallarının oluşan tutarlı bir sağa (ya da sol) teslim kiralite ile üretilmektedir. Bu genelge refle neden olur ve lineer polarizasyon durumunun 90 derecelik bir dönüş olacak şekilde tasarlanmıştır. Bir gerilim hücreye genelinde uygulandığında ancak, moleküller azaltma ya da tamamen dairesel refle kaybetme, düzeltmek. Ekranın görüş tarafında genellikle aktif tabaka arkasında birinden 90 derece odaklı başka bir doğrusal polarize levha vardır. Dairesel çift kırılma yeterli bir gerilim uygulanması ile çıkarılır, bu nedenle, iletilen ışığın polarizasyon ön polarize dik açı kalır ve piksel koyu görünür. Hiçbir gerilim ile, ancak, polarizasyon 90 derece dönebilen tam olarak ışık aracılığıyla izin ön polarize eksenini maç olur. Aramadde gerilimler polarizasyon ekseni ara rotasyonu oluşturmak ve piksel bir ara yoğunluğuna sahiptir. Bu ilkeye dayanan görüntüler yaygın ve şimdi esasen eski önceki CRT teknolojisi rendering, televizyon, bilgisayar monitörleri ve video projektörleri büyük çoğunluğunda kullanılmaktadır. LCD ekranların operasyonda kutuplaşma kullanımı birisi sık sık görüntü okunamaz hale polarize güneş gözlüğü takan hemen belirgindir. Tamamen farklı bir anlamda, polarizasyon kodlama 3D filmler için kullanılan stereoskopik görüntüler sağ ve sol göz için ayrı ayrı görüntüleri sunmak için önde gelen (ama tek değil) bir yöntem haline gelmiştir. Bu, zaman çoklamalı polarize (birbirini takip eden çerçeveler için hızlı bir alternatif polarizasyon cihazı) tek bir projektörden da daha tipik olarak ortogonal yönlendirilmiş polarize filtre ya da iki farklı projektörler yansıtılan her bir göz için amaçlanan ayrı görüntüler içerir. Uygun polarize filtreler ile Polarize 3D gözlük her göz, sadece amaçlanan görüntü almasını sağlamak. o ucuz ve iyi bir şekilde ayrılmasını sunulan çünkü Tarihsel böyle sistemler lineer polarizasyon kodlaması kullanılır. Bununla birlikte, dairesel bir polarizasyon kafasının devirme duyarsız iki görüntü ayrılmasını sağlar ve yaygın olarak RealD sistem gibi, bugün 3-d film sergi kullanılır. Bu tür görüntüler yansıtırken (örneğin gümüş ekranları gibi) yansıması bakıldığında verilen ışık polarizasyonu muhafaza ekranları gerektirir; Normal yaygın beyaz projeksiyon ekranı bu uygulama için uygun hale yansıtılan görüntülerin depolarize olmasına neden olur. Artık kullanılmıyor olsa da, CRT bilgisayar görüntüler oda ışıkları ve dolayısıyla zayıf kontrast parlamayı neden cam zarf ile yansıma yaşadı. Çeşitli anti yansıtma çözeltiler Bu problemi düzeltmek için kullanılmıştır. Bir çözüm, dairesel polarize ışığın yansıma prensibi kullanılmaktadır. Ekranın önünde bir dairesel polarize filtre (diyelim ki) sadece sağ dairesel polarize oda ışık iletimi için izin verir. + Z yönünde propaganda yaparken, şimdi sağ dairesel polarize ışık (kuralını kullanılan olarak) kendi elektrik (ve manyetik) alan yönü dönen saat yönünde vardır. Yansıması üzerine, alan hala aynı yönde dönerler vardır, ama şimdi yayılma dairesel polarize sol yansıyan dalga yapma -z yönündedir. yansıtan cam önüne yerleştirilen sağ dairesel polarizasyon filtresi sayesinde, istenmeyen ışık böylece yansıma sorunu ortadan kaldırarak, bu filtre tarafından engellenen çok polarizasyon durumda olacak camından yansıyan. Bu şekilde yansıması ve yansımaları ortadan kaldırılması dairesel polarizasyon ters kolayca sağ ve sol iki lensler dairesel polarizasyon teslim çalıştırırız 3-D film gözlük giyerek bir aynaya bakarak görülebilir. Bir gözünü kapatarak, diğer göz kendini göremezsiniz sadece yansıması göreceksiniz; objektif siyah görünür. Ancak (kapalı gözün) diğer objektif kapalı göz kolaylıkla açık biri tarafından görülebilir ise doğru dairesel polarizasyon sahip olacaktır. Radyo İletimi ve Alımı: İletilmesi veya alınması için kullanılan tüm radyo (ve mikrodalga) antenler özünde polarizedir. Onlar ters polarizasyon tamamen duyarsız olmak üzere iletmek (veya sinyal alabilir) belirli bir kutuplaşma; bazı durumlarda bu bir polarizasyon yönünün bir fonksiyonudur. Optik Convention olduğu için, bir radyo dalgası "polarizasyon" manyetik alan, bir doğrusal polarize dalga buna göre 90 derecelik bir dönüşü de olmak üzere, elektrik alanı polarizasyon bakınız anlaşılmalıdır. Antenlerin büyük çoğunluğu doğrusal polarize edilir. Aslında, aynı zamanda gözlemci içeren bir düzlem içinde tamamen yer alan bir anten, sadece bu düzlem yönünde polaritesini olabilir simetri hususlar arasında gösterilebilir. Bu kolayca yayılma amaçlanan yönde böyle bir anten kutuplaşma anlaması için izin birçok durumda geçerlidir. Yani yatay iletkenler ile tipik bir çatı Yagi veya log-çalışma anten, ufka doğru ikinci bir istasyondan bakıldığında, mutlaka yatay polarize edilir. Ama (yine, gözlemciler için yatay ondan yerinden) bir anten elemanı olarak kullanılan dikey "çubuk anten" veya AM yayın kulesi dikey polarizasyon olarak iletir. Yatay düzlemde olan dört kollu bir turnike anteni, benzer şekilde ufka doğru yatay olarak polarize radyasyon yayar. Aynı turnike anten "eksen modunda" kullanılır, ancak, (yukarı, aynı yatay yönelimli yapısı) onun radyasyon dairesel polarize edilir. Ara yüksekliklerde o eliptik polarize edilir. Biri dikey polarize iletim almak için yatay polarize anten kullanmaya çalışırsa, örneğin, sinyal gücü önemli ölçüde (bir şey düşürüldü çok kontrollü koşullar altında ya da) azalacaktır, çünkü Polarizasyon radyo iletişimi önemlidir. Bu ilke, sabit bir frekans bandı üzerinden kanal kapasitesini iki katına için uydu televizyon kullanılır. Aynı frekans kanalı ters polarizasyon yayın, iki sinyal için de kullanılabilir. Bir ya da daha başka bir polarizasyon anteninin ayarlayarak, ya sinyal, diğer müdahalesi olmaksızın seçilebilir. Özellikle zeminin varlığı nedeniyle, yayılma yatay ve dikey kutuplaşmalar arasındaki (ve aynı zamanda TV gölgelenme sorumlu yansımaları) bazı farklılıklar vardır. Televizyon yatay polarizasyon kullanır iken AM ve FM radyo yayını genellikle, dikey polarizasyon kullanırlar. Özellikle de düşük frekanslarda, yatay polarizasyon önlenir. yatay polarize dalganın faz toprak ile yansıması üzerine ters çevrilir olmasıdır. Yatay yönde bir uzak istasyon, böylece birbirlerini iptal etme eğilimindedir doğrudan ve yansıyan dalgayı alır. Bu sorun, dikey polarizasyonda önlenir. Polarizasyon aynı ya da farklı bir anten ile radar darbeleri ve radar yansımaların alımı iletilmesinde önem taşımaktadır. Örneğin, yağmur damlaları tarafından radar darbeleri geri saçılma dairesel polarizasyon kullanılarak önlenebilir. Dairesel polarize ışığın aynasal yansıtma polarizasyon ellilik ters gibi, yukarıda ele alındığı gibi, aynı ilke yağmur damlası olarak bir dalga daha küçük nesnelerin saçılma için de geçerlidir. Öte yandan, (örneğin bir uçak gibi) düzensiz bir metal obje ile bu dalganın yansıması genelde aynı anten ile bir kutuplaşma değişim ve dönüş dalgasının (kısmi) resepsiyon tanıtacak. İyonosfer serbest elektronların etkisi, dünyanın manyetik alanı ile birlikte, Faraday rotasyonu, dairesel çiftkırılım bir tür neden olur. Bu aşağıda belirtildiği gibi yıldızlararası uzayda elektronlar tarafından lineer polarizasyon eksenini döndürmek aynı mekanizmadır. Etkisinin az uydular tarafından kullanılan daha yüksek mikrodalga frekanslarında bu nedenle böyle bir plazma neden Faraday rotasyonunun büyüklüğü, düşük frekanslarda büyük ölçüde abartılmıştır. Ancak orta ve kısa dalga yayınlar iyonosfer ile refraksiyon şiddetle etkilenen sonrasında alınan. İyonosfer üzerinden bir dalganın yolu ve böyle bir yol boyunca dünyanın manyetik alan vektörü oldukça öngörülemeyen olduğundan genellikle alıcıda keyfi bir yönelimde bir sonuçlanan kutuplaşma olacak, bir dalga dikey (veya yatay) polarizasyon ile transfer halindelerdir.

Polarizasyon ve Vizyon

Birçok hayvan ışık, ör lineer yatay polarize ışığın polarizasyon bazı bileşenleri algılama kapasitesine sahiptir. Gökyüzü ışık doğrusal polarizasyon zaman güneş yönüne dik olduğu için bu, genel olarak, seyir amaçlar için kullanılır. Bu yetenek onların iletişimsel dansları yönlendirmek için bu bilgileri kullanabilirsiniz arı da dahil olmak üzere böcekler, arasında çok yaygındır. Polarizasyon duyarlılığı da ahtapot, kalamar, mürekkepbalığı ve mantis karidesi türleri gözlenmiştir. İkinci durumda 111-112, bir tür önlemler kutuplaşma altı ortogonal bileşenleri ve optimal polarizasyon vizyona sahip olduğuna inanılmaktadır. İletişim için kullanılan mürekkepbalığı hızla değişen, canlı renkli deri desenleri, aynı zamanda kutuplaşmayı dahil. Desenler ve mantis karidesi polarizasyon seçici yansıtıcı doku olduğu bilinmektedir. Gökyüzü polarizasyon hominginde onların yardımcıları biri olarak kabul edildi güvercinler, tarafından algılanan olduğu düşünülen, ancak araştırma bu popüler efsane olduğunu gösterir oldu. Çıplak insan gözü filtreleri müdahale gerek kalmadan, polarizasyon zayıf duyarlıdır. Polarize ışık Haidinger fırça denilen görme alanının merkezinde, yakın birçok zayıf desen oluşturur. Bu model görmek çok zordur, ancak uygulama ile bir çıplak gözle polarize ışığı tespit öğrenebilirsiniz.

Dairesel Polarizasyon Kullanarak Açısal Momentum

İyi elektromanyetik radyasyon yayılma yönünde belirli bir doğrusal ivme taşıdığı bilinmektedir. Buna ek olarak, bununla birlikte, ışığı dairesel (bu nedenle kısmen ya da) polarize edilir, belli bir açısal momentum taşır. Mikrodalga fırın gibi düşük frekansları ile karşılaştırıldığında, aynı dalganın lineer momentum (veya radyasyon basıncı) göre bile saf dairesel polarizasyon ışığında açısal momentumun miktarı, çok küçük ve hatta ölçmek zordur. Ancak Dakikada 600 milyon devrimlerinin hızları elde etmek bir deneyde kullanılmış.