Polarisering | en egenskab ved nogle typer af bølger

Lys

Lys, der reflekteres af skinnende gennemsigtige materialer, er helt eller delvist polariseret, undtagen når lyset er vinkelret på overfladen. Polarisering blev først opdaget i 1808 af matematikeren Etienne Louis Malus. Et polarisationsfilter, f.eks. et par polariserende solbriller, kan bruges til at observere denne effekt ved at dreje filteret, mens man ser gennem det på reflektionen fra en fjern horisontal overflade. Ved visse rotationsvinkler vil det reflekterede lys blive reduceret eller elimineret. Polarisationsfiltre fjerner lys, der er polariseret 90° i forhold til filterets polarisationsakse. Hvis to polarisatorer placeres oven på hinanden i en vinkel på 90° i forhold til hinanden, kan meget lidt lys passere gennem begge.

Polarisation ved spredning observeres, når lyset passerer gennem atmosfæren. Det spredte lys giver lysstyrken og farven på en klar himmel. Denne delvise polarisering af det spredte lys kan bruges til at mørklægge himlen på fotografier, hvilket øger kontrasten. Denne effekt er lettest at observere ved solnedgang, ved horisonten i en vinkel på 90° fra den nedgående sol. En anden let observeret effekt er den drastiske reduktion af lysstyrken på billeder af himlen og skyer, der reflekteres fra vandrette flader. Det er derfor, at polariseringsfiltre ofte anvendes i solbriller. Polariserende solbriller viser også regnbueagtige mønstre forårsaget af farveafhængige dobbeltbrydende effekter, f.eks. i hærdet glas (f.eks. bilruder) eller genstande fremstillet af gennemsigtige plastmaterialer. Den rolle, som polarisering spiller i forbindelse med driften af LCD-skærme (LCD-skærme), er også ofte synlig for brugeren af polariserende solbriller, hvilket kan reducere kontrasten eller endog gøre skærmen ulæselig.

Polarisationsfilter

Polarisation af lys er nyttig, efter at det er blevet filtreret. Et filter adskiller lys med én type polarisering fra andre typer. Det meste dagslys eller lys fra en pære har en blanding af polarisationer (lasere er en undtagelse). Filteret fungerer lidt ligesom at prøve at putte et spillekort gennem en kam - kun hvis kortet vendes i den rigtige retning, passer det ind. Lys, der er drejet en anden vej, vil blive blokeret af filteret. LCD-skærme (Liquid Crystal Displays) bruger dette til at blokere lyset for at lave bogstaver eller tal på et display. Briller, der har forskellige polarisationsfiltre til hvert øje, kan adskille lys, der er beregnet til venstre øje og til højre øje. Dette er en almindelig måde at lave 3D-film og 3D-tv på.

I naturen har lys, der preller af på en overflade, undertiden den samme polarisering - dette kaldes "blænding" fra et vindue eller vand. Et polarisationsfilter på et kamera fjerner denne blænding for at hjælpe med at se gennem vinduet eller vandet (eller kan øge blændingen, afhængigt af hvordan det er indstillet).

Fotografiet til højre blev taget gennem polariserende solbriller og gennem bagruden på en bil. Lyset fra himlen reflekteres af forruden på den anden bil i en vinkel, hvilket gør det mest horisontalt polariseret. Bagruden er lavet af hærdet glas. Spændinger fra varmebehandling af glasset ændrer polariseringen af det lys, der passerer igennem det, ligesom en bølgeplade. Uden denne effekt ville solbrillerne blokere det horisontalt polariserede lys, der reflekteres fra den anden bils vindue. Spændingen i bagruden ændrer imidlertid noget af det horisontalt polariserede lys til vertikalt polariseret lys, som kan passere gennem brillerne. Som følge heraf bliver det regelmæssige mønster af varmebehandlingen synligt.

 
Polariserende solbriller afslører spændinger i bilruden (se teksten for forklaring.)  


Effekten af et polariseringsfilter på himlen i et fotografi. På billedet til højre er filteret anvendt.  


Effekten af en polarisator på refleksion fra mudderflader. På billedet til venstre er polarisatoren drejet for at transmittere refleksionerne bedst muligt; ved at dreje polarisatoren 90° (billedet til højre) blokeres næsten alt spejlreflekteret sollys.  

Elektromagnetisk

Andre elektromagnetiske bølger har også polarisering, men det kan ske på forskellige måder.

Generel polarisering: Nogle bølger kan beskrives ved at have det elektriske felt vinkelret på bølgeretningen, og disse kaldes TE-bølger (transversale elektriske bølger). Andre har et magnetfelt vinkelret på bølgernes retning, og disse kaldes TM-bølger (transversale magnetiske bølger). Dette er de mest generelle typer af bølgepolarisering. De kan også kaldes vertikalt eller horisontalt polariserede bølger. Hvis både det elektriske felt og det magnetiske felt er vinkelret på bølgernes retning, kaldes bølgen TEM (transversal elektromagnetisk). Lineær, cirkulær og elliptisk polarisering er specifikke tilfælde af TEM-polarisering.

Lineær, cirkulær og elliptisk polarisering er tre specifikke typer af TEM-polarisering. De kan ikke måles tæt på en antenne. Langt væk fra en antenne er felterne TEM, så disse kan anvendes. De er lette at forestille sig, hvis man ser fra bølgen ligeud.

Lineær polarisering

Hvis man ser i bølgeretningen, er det elektriske felt en enkelt lige linje. Hvis retningen af det elektriske felt forbliver konstant, selv om størrelsen eller størrelsen ændres, kaldes polarisationstilstanden lineær. Dette skyldes, at spidsen af den elektriske feltvektor tegner sig som en ret linje i det plan, der er vinkelret på bølgens fremadrettede retning. (Svarende til at ryste et hoppetov op og ned, mens man ser på tovet fra den ene ende. Det bevægelige reb vil have form som en linje).

Cirkulær polarisering

Hvis man ser i bølgeretningen, tegner det elektriske felt sig som en cirkel. Hvis størrelsen af det elektriske felt er konstant, og hvis man lader retningen variere, kaldes polarisationstilstanden cirkulær, fordi spidsen af det elektriske felt tegner en cirkel i det plan, der er vinkelret på bølgens fremadrettede retning. Cirkelen kan især tegnes i retning med eller mod uret (når bølgen bevæger sig væk). (Dette svarer til at svinge et hoppetov rundt for at hoppe, det giver en cirkelform).

Elliptisk polarisering

Dette er ligesom cirkulær polarisering, men størrelsen ændres, når den roterer, og danner en ellipse.