پولاريزاسيون نور

اين روزها، خيلي از افراد از عينک هاي آفتابي پلارويد(1) استفاده مي کنند، چرا که شرکت هاي سازنده آنها معتقد هستند استفاده از اين عينک ها در نور شديد، مانند بودن در مناطق برفي، کنار ساحل دريا و در بيابان، چشم خسته نخواهد شد. هر چند بسياري از مردم از جنبه هاي ديگر آنها نيز استفاده مي کنند ! جالب است بدانيد که يک راه ساده براي آزمايش اين عينک ها آن است که عينک ها را به چشم زده و به صفحه موبايل خود نگاه کنيد، در حالي که موبايل را در مقابل چشمانتان مي چرخانيد، بايد صفحه آن تاريک و روشن شود، در غير آن صورت عينک شما پلارويد نيست. ولي واقعاً پلارويد چيست؟
نوري که مشاهده مي کنيد، حاصل نوسان الکترونها از يک مدار به مدار پايين تر است، يا به عبارتي از يک سطح پتاسيل به سطح پتانسيلي پايين تر، که در آن صورت، الکترون اين اختلاف انرژي را به صورت يک موج الکترون مغناطيسي از خود ساطع مي کند.
موج الکترو مغناطيس « نور » يک موج عرضي است؛ يعني راستاي ارتعاش آن بر راستاي انتشار آن عمود است. مانند طنابي که در دست مي گيريد و در آن يک موج ايجاد مي کنيد.
رفتار موج ايجاد شده، در طناب شروع به حرکت مي کنند راستاي ارتعاش اين موج بر مسير حرکت اين تغيير شکل در طول طناب (راستاي انتشار عمود است ).
موج الکترون مغناطيسي شبيه به اين حرکت است؛ يعني راستاي ارتعاش آن بر راستاي انتشار عمود است. با اين تفاوت که سه بعدي است. يعني در طناب شکل موج دو بعدي است، ولي در مورد يک موج الکترو مغناطيس، اين شکل سه بعدي است. مانند شکل کره اي که در فضا منتشر مي شود.
اگر از روبرو به شکل در حال نوسان نگاه کنيد، يک خط خواهيد ديد، که اندازه آن کوچک و بزرگ مي شود.
در ابتدا يک نقطه، بعد يک خط کوتاه، خطي بلندتر تا حد بيشينه، پس کوچک تر و کوچک تر و دوباره يک نقطه؛ در حالي که اگر به موج الکترو مغناطيس نگاه کنيد، به طور فرضي يک نقطه مي بينيد، سپس يک دايره کوچک، و دايره بزرگ تر و... و همين طور دايره کوچک تر و سپس يک نقطه و ...
پيکان ها نشان مي دهند که جهت نوسان ( ارتعاش) در تمامي راستاها است.
حال، نور پلاريزه (قطبيده) چيست؟
نور قطبيده، نوري است که راستاي ارتعاش آن فقط در يک جهت باشد،

چگونه مي توان يک نور قطبيده درست کرد؟
 

راه هاي زيادي براي درست کردن يک نور قطبيده وجود دارد. يکي از آن راه ها، از طريق باز تابش نور تحت زاويه اي خاص، که به آن زاويه بروستر(2) گفته مي شود، انجام مي پذيرد. در صورتي که نور تحت اين زاويه تابش کند، نور باز تابيده شده، قطبيده است.
يک راه ديگر، استفاده از« صفحات پولارويد» (3) است. هنگامي که نور به يک صفحه پلارويد برخورد مي کند، نوري که از آن خارج مي شود، قطبيده خواهد بود. (دليل اين موضوع از حوصله بحث ما خارج است. )
بر اساس محاسبات رياضي، شدت نور خارج شده از صفحات پلارويد، يک مميز راديکان 2 بار کمتر از نوري است که به آن برخورد کرده است . به همين دليل، شدت نور کمتري به چشم ما برخورد مي کند . البته، چشم نمي تواند اختلاف اين دو شدت نوري را حس کند، ولي از آنجا که در طول روز، شدت نور کمتري به چشم برخورد کرده است چشم خستگي کمتري احساس مي کند .
حال، به سوال ديگري مي پردازيم چرا با نگاه کردن به صفحه نمايشگر يک موبايل ازطريق يک عينک پلارويد و چرخاندن موبايل، صفحه نمايشگر آن را تاريک و روشن مي بينيم ؟
نور ايجاد شده توسط صفحه نمايشگر موبايل نيز قطبيده است؛ يعني فقط در يک راستا ارتعاش مي کند. عينک پلارويد نيز، همانند يک توري يک طرفه عمل مي کند که نور خارج شده از آن فقط در يک راستاي ارتعاش مي کند . هنگامي که راستاي ارتعاش نور ورودي با راستاي قطبش عينک موازي باشد، نور عبور مي کند . هنگامي که موبايل را مي چرخانيد، راستاي ارتعاش نور ورودي به عينک توسط صفحه نمايشگر موبايل ايجاد شده، عمود بر راستاي قطبش صفحه عينک مي گردد و عينک اجازه خروج آن نور را از صفحه خود نمي دهد و بنابراين صفحه موبايل تاريک ديده مي شود.
به همين صورت، اگر با عينک پلارويد به آسمان نگاه کنيد، شدت نور در بعضي از نقاط آسمان متفاوت از آن چيزي است که با چشم بدون عينک ديده مي شود . دليل اين امر آن است، که بازتابش نور از جو يا ابرها و يا از سطح زمين تحت زاويه بروستر است که با چشم غير مسلح قابل تشخيص نيست؛ ولي با عينک پلارويد کاملاً مشهود است. همچنين بد نيست با عينک پلارويد به شيشه هاي ضد ضربه مثل شيشه هاي اتومبيل و قطار هم نگاه کنيد، در آن صورت شکل هاي جالبي خواهيد ديد!

توضيحات:
 

1. پلارويد يک نام اختصاري و تجاري است که در سال 1930 براي اولين بار توسط ادوين لند گذاشته شد. وي لايه کريستالي نازکي از ترکيبات يد را به شکل منظم بر روي ورقه شفاف پلاستيک قرار داد . وقتي نور از اين ماده قطبيده عبور مي کند، يکي از مولفه هاي ميدان الکتريکي جذب مي شود و مولفه هاي ديگر بدون هيچ تغييري عبور مي کند، بنابراين صفحه هاي پلارويد داراي يک جهت ترجيحي عبوري هستند.
2. اگر زوايه تابش را چنان تنظيم کنيم که در مرز مشترک دو محيط هيچ بازتابي نداشته باشيد و تمام نورها در محيط دوم گذر کنند، در چنين حالتي ضريب بازتاب در سيستم صفر مي شود، در اين صورت زاويه تابش را زاويه بروستر مي نامند.
3. پلارويد ماده پلاستيک مانندي است که براي توليد نور قطبيده استفاده مي شود و در هر زاويه اي که در مقابل نور غير قطبيده قرار بگيرد، نور عبوري قطبيده حاصل خواهدکرد. حال، اگر در مسير نور قطبيده حاصل پلارويد، پلارويد ديگري قرار دهيم.
a. اگر دو پلارويد در يک امتداد قرار بگيرند، نور عبوري ازپلارويد دوم تغييري نخواهد داشت .
b. زماني که پلارويد دوم عمود بر پلارويد اول قرار گيرد هيچ نوري عبور نخواهد کرد و تاريکي حاصل خواهد شد.
اگر پلارويد دوم را حول خط عمود بر سطح آن بچرخانيد، دامنه نور عبوري تغيير خواهد کرد .
پس شدت نور عبوري به امتداد نسبي دو پلارويد بستگي دارد .
منبع: لذت فيزيک -ش 18