Polarizar - Polarizer

Um filtro polarizador corta os reflexos (topo) e possibilita ver o fotógrafo através do vidro aproximadamente no ângulo de Brewster, embora os reflexos na janela traseira do carro não sejam cortados porque são polarizados menos fortemente, de acordo com as equações de Fresnel .

Um polarizador ou polarizador é um filtro óptico que permite a passagem de ondas de luz de uma polarização específica, enquanto bloqueia as ondas de luz de outras polarizações. Ele pode filtrar um feixe de luz de polarização indefinida ou mista em um feixe de polarização bem definida, que é a luz polarizada . Os tipos comuns de polarizadores são polarizadores lineares e polarizadores circulares. Os polarizadores são usados ​​em muitas técnicas e instrumentos ópticos , e os filtros polarizadores encontram aplicações em fotografia e tecnologia LCD . Polarizadores também podem ser feitos para outros tipos de ondas eletromagnéticas além da luz visível, como ondas de rádio , microondas e raios-X .

Polarizadores lineares

Os polarizadores lineares podem ser divididos em duas categorias gerais: polarizadores de absorção, onde os estados de polarização indesejados são absorvidos pelo dispositivo, e polarizadores de divisão de feixe, onde o feixe não polarizado é dividido em dois feixes com estados de polarização opostos. Polarizadores que mantêm os mesmos eixos de polarização com vários ângulos de incidência são freqüentemente chamados de polarizadores cartesianos , uma vez que os vetores de polarização podem ser descritos com coordenadas cartesianas simples (por exemplo, horizontal vs. vertical) independente da orientação da superfície do polarizador. Quando os dois estados de polarização são relativos à direção de uma superfície (geralmente encontrados com reflexão de Fresnel), eles são geralmente denominados s e p . Esta distinção entre a polarização cartesiana e s - p pode ser desprezível em muitos casos, mas torna-se significativa para obter alto contraste e com amplas extensões angulares da luz incidente.

Polarizadores absorventes

Certos cristais , devido aos efeitos descritos pela ótica do cristal , apresentam dicroísmo , absorção preferencial de luz que é polarizada em determinadas direções. Eles podem, portanto, ser usados ​​como polarizadores lineares. O cristal mais conhecido desse tipo é a turmalina . No entanto, este cristal raramente é usado como polarizador, uma vez que o efeito dicróico é fortemente dependente do comprimento de onda e o cristal aparece colorido. A herapatita também é dicróica e não é fortemente colorida, mas é difícil de crescer em grandes cristais.

Um filtro de polarização Polaroid funciona de forma semelhante em escala atômica ao polarizador de grade de fios. Ele foi originalmente feito de cristais microscópicos de herapatita. Sua forma atual de folha H é feita de plástico de álcool polivinílico (PVA) com dopagem de iodo . O estiramento da folha durante a fabricação faz com que as correntes de PVA se alinhem em uma direção particular. Os elétrons de valência do dopante de iodo são capazes de se mover linearmente ao longo das cadeias de polímero, mas não transversalmente a elas. Assim, a luz incidente polarizada paralelamente às cadeias é absorvida pela folha; a luz polarizada perpendicularmente às cadeias é transmitida. A durabilidade e praticidade da Polaroid a torna o tipo mais comum de polarizador em uso, por exemplo, para óculos de sol , filtros fotográficos e telas de cristal líquido . Também é muito mais barato do que outros tipos de polarizador.

Um tipo moderno de polarizador absortivo é feito de nanopartículas de prata alongadas embutidas em placas de vidro finas (≤0,5 mm). Esses polarizadores são mais duráveis ​​e podem polarizar a luz muito melhor do que o filme Polaroid de plástico, alcançando taxas de polarização de até 100.000: 1 e absorção de luz corretamente polarizada de até 1,5%. Esses polarizadores de vidro têm melhor desempenho para luz infravermelha de comprimento de onda curto e são amplamente usados ​​em comunicações de fibra óptica .

Polarizadores de divisão de feixe

Os polarizadores de divisão de feixe dividem o feixe incidente em dois feixes de polarização linear diferente . Para um divisor de feixe com polarização ideal, eles seriam totalmente polarizados, com polarizações ortogonais. Para muitos polarizadores de divisão de feixe comuns, entretanto, apenas um dos dois feixes de saída é totalmente polarizado. O outro contém uma mistura de estados de polarização.

Ao contrário dos polarizadores de absorção, os polarizadores de divisão de feixe não precisam absorver e dissipar a energia do estado de polarização rejeitado e, portanto, são mais adequados para uso com feixes de alta intensidade, como luz laser . Divisores de feixe de polarização verdadeiros também são úteis onde os dois componentes de polarização devem ser analisados ​​ou usados ​​simultaneamente.

Polarização por reflexão de Fresnel

Uma pilha de placas no ângulo de Brewster em relação a um feixe reflete uma fração da luz s- polarizada em cada superfície, deixando um feixe p- polarizado. A polarização completa no ângulo de Brewster requer muito mais placas do que as mostradas. As setas indicam a direção do campo elétrico, não o campo magnético, que é perpendicular ao campo elétrico

Quando a luz é refletida (por reflexão de Fresnel) em um ângulo de uma interface entre dois materiais transparentes, a refletividade é diferente para a luz polarizada no plano de incidência e a luz polarizada perpendicular a ele. Diz-se que a luz polarizada no plano é p- polarizada, ao passo que aquela polarizada perpendicularmente a ela é s -polarizada. Em um ângulo especial conhecido como ângulo de Brewster , nenhuma luz p- polarizada é refletida da superfície, portanto, toda a luz refletida deve ser s -polarizada, com um campo elétrico perpendicular ao plano de incidência.

Um polarizador linear simples pode ser feito inclinando uma pilha de placas de vidro no ângulo de Brewster em relação ao feixe. Parte da luz s- polarizada é refletida de cada superfície de cada placa. Para uma pilha de placas, cada reflexão esgota o feixe incidente de luz s- polarizada, deixando uma fração maior de luz p- polarizada no feixe transmitido em cada estágio. Para luz visível no ar e vidro típico, o ângulo de Brewster é de cerca de 57 °, e cerca de 16% da luz s- polarizada presente no feixe é refletida para cada transição ar-vidro ou vidro-ar. São necessárias muitas placas para atingir uma polarização medíocre do feixe transmitido com essa abordagem. Para uma pilha de 10 placas (20 reflexões), cerca de 3% (= (1 - 0,16) 20 ) da luz s- polarizada é transmitida. O feixe refletido, embora totalmente polarizado, é espalhado e pode não ser muito útil.

Um feixe polarizado mais útil pode ser obtido inclinando a pilha de placas em um ângulo mais íngreme em relação ao feixe incidente. Contra-intuitivamente, usar ângulos incidentes maiores do que o ângulo de Brewster produz um maior grau de polarização do feixe transmitido , às custas de uma transmissão geral reduzida. Para ângulos de incidência maiores que 80 °, a polarização do feixe transmitido pode se aproximar de 100% com apenas quatro placas, embora a intensidade transmitida seja muito baixa neste caso. Adicionar mais placas e reduzir o ângulo permite um melhor compromisso entre a transmissão e a polarização.

Um polarizador de grade de fio converte um feixe não polarizado em um com uma única polarização linear . Setas coloridas representam o vetor do campo elétrico. As ondas polarizadas diagonalmente também contribuem para a polarização transmitida. Seus componentes verticais são transmitidos (mostrados), enquanto os componentes horizontais são absorvidos e refletidos (não mostrados).

Como seus vetores de polarização dependem do ângulo de incidência, os polarizadores baseados na reflexão de Fresnel tendem inerentemente a produzir polarização s - p em vez de polarização cartesiana, o que limita seu uso em algumas aplicações.

Polarizadores birrefringentes

Outros polarizadores lineares exploram as propriedades birrefringentes de cristais como quartzo e calcita . Nestes cristais, um feixe de luz não polarizada incidente em sua superfície é dividido por refração em dois raios. A lei de Snell vale para ambos os raios, o ordinário ou o -ray e o extraordinário ou e -ray, com cada raio experimentando um índice diferente de refração (isso é chamado de refração dupla). Em geral, os dois raios estarão em diferentes estados de polarização, embora não em estados de polarização linear, exceto para certas direções de propagação relativas ao eixo do cristal.

Um prisma Nicol foi um tipo primitivo de polarizador birrefringente, que consiste em um cristal de calcita que foi dividido e reunido com o bálsamo do Canadá . O cristal é cortado de modo que os raios o e e estejam em estados de polarização linear ortogonal. Reflexão interna total da o raios- ocorre na interface bálsamo, uma vez que ele experimenta um índice de refracção maior em calcite do que no bálsamo, e o raio é desviada para o lado do cristal. O e- raio, que vê um índice de refração menor na calcita, é transmitido pela interface sem deflexão. Prisma de Nicol produzir uma pureza muito elevado de luz polarizada, e foram amplamente utilizados em microscopia , embora no uso moderno eles têm sido quase sempre substituídas por alternativas, como o prisma de Glan-Thompson , Glan-Foucault prisma , e Glan-Taylor prisma . Esses prismas não são verdadeiros divisores de feixe de polarização, pois apenas o feixe transmitido é totalmente polarizado.

Um prisma Wollaston é outro polarizador birrefringente que consiste em dois prismas triangulares de calcita com eixos de cristal ortogonais que são cimentados. Na interface interna, um feixe não polarizado se divide em dois raios polarizados linearmente que deixam o prisma em um ângulo de divergência de 15 ° -45 °. Os prismas Rochon e Sénarmont são semelhantes, mas usam orientações de eixo óptico diferentes nos dois prismas. O prisma Sénarmont é espaçado no ar, ao contrário dos prismas Wollaston e Rochon. Esses prismas realmente dividem o feixe em dois feixes totalmente polarizados com polarizações perpendiculares. O prisma Nomarski é uma variante do prisma Wollaston, amplamente utilizado em microscopia de contraste de interferência diferencial .

Polarizadores de filme fino

Polarizadores lineares de filme fino (também conhecidos como TFPN) são substratos de vidro nos quais um revestimento óptico especial é aplicado. Os reflexos do ângulo de Brewster ou os efeitos de interferência no filme fazem com que eles atuem como polarizadores de divisão de feixe. O substrato para o filme pode ser uma placa, que é inserida na viga em um ângulo específico, ou uma cunha de vidro que é cimentada a uma segunda cunha para formar um cubo com o corte do filme diagonalmente no centro (uma forma de este é o cubo MacNeille muito comum). Os polarizadores de filme fino geralmente não funcionam tão bem quanto os polarizadores do tipo Glan, mas são baratos e fornecem dois feixes que são quase igualmente polarizados. Os polarizadores do tipo cubo geralmente funcionam melhor do que os polarizadores de placa. Os primeiros são facilmente confundidos com polarizadores birrefringentes do tipo Glan.

Polarizadores de rede de arame

Um dos polarizadores lineares mais simples é o polarizador de grade de fios (WGP), que consiste em muitos fios metálicos finos paralelos colocados em um plano. Os WGPs refletem principalmente a polarização não transmitida e podem, portanto, ser usados ​​como divisores de feixe de polarização. A absorção parasitária é relativamente alta em comparação com a maioria dos polarizadores dielétricos, embora muito menor do que nos polarizadores absortivos.

Ondas eletromagnéticas que possuem um componente de seus campos elétricos alinhados paralelamente aos fios induzirão o movimento dos elétrons ao longo do comprimento dos fios. Uma vez que os elétrons estão livres para se mover nesta direção, o polarizador se comporta de maneira semelhante à superfície de um metal ao refletir a luz, e a onda é refletida para trás ao longo do feixe incidente (menos uma pequena quantidade de energia perdida para o aquecimento Joule de o fio).

Para ondas com campos elétricos perpendiculares aos fios, os elétrons não podem se mover muito ao longo da largura de cada fio. Portanto, pouca energia é refletida e a onda incidente é capaz de passar pela rede. Neste caso, a grade se comporta como um material dielétrico .

No geral, isso faz com que a onda transmitida seja polarizada linearmente com um campo elétrico completamente perpendicular aos fios. A hipótese de que as ondas "escorregam" pelas brechas entre os fios está incorreta.

Para fins práticos, a separação entre os fios deve ser menor que o comprimento de onda da radiação incidente. Além disso, a largura de cada fio deve ser pequena em comparação com o espaçamento entre os fios. Portanto, é relativamente fácil construir polarizadores de grade de arame para microondas , radiação infravermelha distante e infravermelha média . Além disso, técnicas litográficas avançadas também podem construir grades metálicas de pitch muito estreito, permitindo a polarização da luz visível em um grau útil. Como o grau de polarização depende pouco do comprimento de onda e do ângulo de incidência, eles são usados ​​para aplicações de banda larga, como projeção.

Soluções analíticas usando análise de onda acoplada rigorosa para polarizadores de grade de fio mostraram que para componentes de campo elétrico perpendiculares aos fios, o meio se comporta como um dielétrico, e para componentes de campo elétrico paralelos aos fios, o meio se comporta como um metal (reflexivo) .

Lei de Malus e outras propriedades

Lei de Malus onde θ 1 - θ 0 = θ i .
Demonstração da Lei de Malus. Nenhuma luz pode passar por um par de filtros de polarização cruzados, mas quando um terceiro filtro é inserido entre eles com seu eixo não paralelo a nenhum deles, alguma luz pode passar.

A lei de Malus ( / m ə l u s / ), que tem o nome de Étienne-Louis Malus , diz que quando um polarizador perfeito é colocado em um feixe polarizado da luz, a irradiância , I , da luz que passa através é dada de

onde I 0 é a intensidade inicial e θ i é o ângulo entre a direção de polarização inicial da luz e o eixo do polarizador.

Pode-se imaginar que um feixe de luz não polarizada contém uma mistura uniforme de polarizações lineares em todos os ângulos possíveis. Uma vez que o valor médio de é 1/2, o coeficiente de transmissão torna-se

Na prática, parte da luz é perdida no polarizador e a transmissão real será um pouco menor do que isso, cerca de 38% para polarizadores do tipo Polaroid, mas consideravelmente maior (> 49,9%) para alguns tipos de prisma birrefringente.

Se dois polarizadores são colocados um após o outro (o segundo polarizador é geralmente chamado de analisador ), o ângulo mútuo entre seus eixos de polarização fornece o valor de θ na lei de Malus. Se os dois eixos forem ortogonais, os polarizadores são cruzados e, em teoria, nenhuma luz é transmitida, embora, novamente, praticamente falando, nenhum polarizador é perfeito e a transmissão não é exatamente zero (por exemplo, as folhas Polaroid cruzadas aparecem ligeiramente na cor azul). Se um objeto transparente for colocado entre os polarizadores cruzados, quaisquer efeitos de polarização presentes na amostra (como birrefringência) serão mostrados como um aumento na transmissão. Este efeito é usado em polarimetria para medir a atividade óptica de uma amostra.

Os polarizadores reais também não são bloqueadores perfeitos da polarização ortogonal ao seu eixo de polarização; a proporção da transmissão do componente indesejado para o componente desejado é chamada de proporção de extinção e varia de cerca de 1: 500 para Polaroid a cerca de 1:10 6 para polarizadores de prisma Glan – Taylor .

Em raios-X, a lei de Malus ( forma relativística ):

onde - frequência da radiação polarizada que incide sobre o polarizador, - frequência da radiação passa pelo polarizador, - comprimento de onda Compton do elétron, - velocidade da luz no vácuo.

Polarizadores circulares

Polarizadores circulares ( CPL ou filtros de polarização circular ) podem ser usados ​​para criar luz polarizada circularmente ou, alternativamente, para absorver ou passar seletivamente luz polarizada circularmente no sentido horário e anti-horário . Eles são usados ​​como filtros polarizadores em fotografia para reduzir reflexos oblíquos de superfícies não metálicas e são as lentes dos óculos 3D usados ​​para ver alguns filmes estereoscópicos (notadamente, a variedade RealD 3D ), onde a polarização da luz é usada para diferenciar qual imagem deve ser vista pelo olho esquerdo e direito.

Criação de luz polarizada circularmente

A imagem está bem descrita no artigo
Polarizador circular criando luz polarizada circularmente para canhotos. É considerado canhoto quando visto do receptor e destro visto da fonte.

Existem várias maneiras de criar luz polarizada circularmente; a mais barata e mais comum envolve colocar uma placa de um quarto de onda após um polarizador linear e direcionar a luz não polarizada através do polarizador linear. A luz polarizada linearmente deixando o polarizador linear é transformada em luz polarizada circularmente pela placa de um quarto de onda. O eixo de transmissão do polarizador linear precisa estar na metade (45 °) entre os eixos rápido e lento da placa de um quarto de onda.

No arranjo acima, o eixo de transmissão do polarizador linear está em um ângulo positivo de 45 ° em relação à horizontal direita e é representado por uma linha laranja. A placa de um quarto de onda tem um eixo horizontal lento e um eixo vertical rápido e também são representados por linhas laranja. Neste caso, a luz não polarizada que entra no polarizador linear é exibida como uma única onda cuja amplitude e ângulo de polarização linear estão mudando repentinamente.

Quando se tenta passar luz não polarizada através do polarizador linear, apenas a luz que tem seu campo elétrico no ângulo positivo de 45 ° sai do polarizador linear e entra na placa de quarto de onda. Na ilustração, os três comprimentos de onda de luz não polarizada representados seriam transformados nos três comprimentos de onda de luz polarizada linearmente no outro lado do polarizador linear.

Três ondas de pecado verticais
Luz linearmente polarizada , representada por componentes, entrando em uma placa de um quarto de onda . As curvas azul e verde são projeções da linha vermelha nos planos vertical e horizontal, respectivamente.

Na ilustração à direita está o campo elétrico da luz polarizada linearmente antes de entrar na placa de um quarto de onda. A linha vermelha e os vetores de campo associados representam como a magnitude e a direção do campo elétrico variam ao longo da direção de viagem. Para esta onda eletromagnética plana, cada vetor representa a magnitude e a direção do campo elétrico para um plano inteiro que é perpendicular à direção de viagem. (Consulte essas duas imagens no artigo da onda plana para melhor apreciar isso.)

A luz e todas as outras ondas eletromagnéticas têm um campo magnético que está em fase e perpendicular ao campo elétrico exibido nessas ilustrações.

Para entender o efeito que a placa de um quarto de onda tem na luz polarizada linearmente, é útil pensar na luz como sendo dividida em dois componentes que estão em ângulos retos ( ortogonais ) entre si. Para esse fim, as linhas azul e verde são projeções da linha vermelha nos planos vertical e horizontal, respectivamente, e representam como o campo elétrico muda na direção desses dois planos. Os dois componentes têm a mesma amplitude e estão em fase.

Como a placa de um quarto de onda é feita de um material birrefringente , quando na placa de onda a luz viaja em velocidades diferentes dependendo da direção de seu campo elétrico. Isso significa que o componente horizontal que está ao longo do eixo lento da placa de onda se deslocará a uma velocidade mais lenta do que o componente que é direcionado ao longo do eixo rápido vertical. Inicialmente, os dois componentes estão em fase, mas à medida que os dois componentes viajam através da placa de onda, o componente horizontal da luz se distancia ainda mais do componente vertical. Ao ajustar a espessura da placa de onda, pode-se controlar quanto o componente horizontal é atrasado em relação ao componente vertical antes que a luz deixe a placa de onda e eles comecem a viajar novamente na mesma velocidade. Quando a luz deixa a placa de um quarto de onda, o componente horizontal à direita estará exatamente um quarto do comprimento de onda atrás do componente vertical, tornando a luz polarizada circularmente à esquerda quando vista do receptor.

A imagem superior é canhota / anti-horária polarizada circularmente, conforme vista do receptor. A imagem inferior é de luz polarizada linearmente . As curvas azul e verde são projeções das linhas vermelhas nos planos vertical e horizontal, respectivamente.

No topo da ilustração, à direita, está a luz polarizada circularmente após deixar a placa de onda. Diretamente abaixo dela, para fins de comparação, está a luz polarizada linearmente que entrou na placa de um quarto de onda. Na imagem superior, por se tratar de uma onda plana, cada vetor que vai do eixo à hélice representa a magnitude e a direção do campo elétrico para um plano inteiro perpendicular à direção de viagem. Todos os vetores do campo elétrico têm a mesma magnitude, indicando que a intensidade do campo elétrico não muda. A direção do campo elétrico, entretanto, gira continuamente.

As linhas azul e verde são projeções da hélice nos planos vertical e horizontal, respectivamente, e representam como o campo elétrico muda na direção desses dois planos. Observe como o componente horizontal à direita está agora um quarto do comprimento de onda atrás do componente vertical. É esse quarto de mudança de fase do comprimento de onda que resulta na natureza rotacional do campo elétrico. É significativo notar que quando a magnitude de um componente está no máximo, a magnitude do outro componente é sempre zero. Esta é a razão pela qual existem vetores de hélice que correspondem exatamente aos máximos dos dois componentes.

Animação de luz polarizada circularmente para canhotos / anti-horário. (Canhoto, visto do receptor.)

No caso que acabamos de citar, usando a convenção de destreza usada em muitos livros de ótica, a luz é considerada polarizada circularmente para canhotos / anti-horário. Referindo-se à animação que o acompanha, é considerado canhoto porque se alguém apontar o polegar esquerdo contra a direção da viagem, os dedos se curvarão na direção em que o campo elétrico gira conforme a onda passa por um determinado ponto no espaço. A hélice também forma uma hélice canhota no espaço. Da mesma forma, essa luz é considerada polarizada circularmente no sentido anti-horário, porque se um observador estacionário ficar de frente para a direção da viagem, a pessoa observará seu campo elétrico girar no sentido anti-horário à medida que a onda passa por um determinado ponto no espaço.

Para criar luz polarizada circularmente no sentido horário para a direita, basta girar o eixo da placa de um quarto de onda 90 ° em relação ao polarizador linear. Isso inverte os eixos rápido e lento da placa de onda em relação ao eixo de transmissão do polarizador linear, revertendo qual componente está à frente e qual componente está atrasado.

Ao tentar avaliar como a placa de um quarto de onda transforma a luz polarizada linearmente, é importante perceber que os dois componentes discutidos não são entidades em si mesmas, mas são meramente construções mentais que alguém usa para ajudar a avaliar o que está acontecendo. No caso da luz polarizada linear e circularmente, em cada ponto do espaço, há sempre um único campo elétrico com uma direção vetorial distinta, a placa de um quarto de onda apenas tem o efeito de transformar esse único campo elétrico.

Absorvendo e passando luz polarizada circularmente

Polarizadores circulares também podem ser usados ​​para absorver seletivamente ou passar luz polarizada circularmente para destros ou canhotos. É esse recurso que é utilizado pelos óculos 3D em cinemas estereoscópicos como o RealD Cinema . Um determinado polarizador que cria uma das duas polarizações da luz passará pela mesma polarização da luz quando essa luz for enviada através dele na outra direção. Em contraste, ele bloqueará a luz da polarização oposta.

Polarizador circular passando luz polarizada circularmente para canhotos, sentido anti-horário. (Canhoto, visto do receptor.)

A ilustração acima é idêntica à anterior semelhante, com a exceção de que a luz polarizada circularmente canhota está agora se aproximando do polarizador na direção oposta e a luz polarizada linearmente está saindo do polarizador para a direita.

Primeiro observe que uma placa de um quarto de onda sempre transforma luz polarizada circularmente em luz polarizada linearmente. É apenas o ângulo de polarização resultante da luz polarizada linearmente que é determinado pela orientação dos eixos rápidos e lentos da placa de um quarto de onda e o caráter manual da luz polarizada circularmente. Na ilustração, a luz polarizada circularmente canhota que entra no polarizador é transformada em luz polarizada linearmente que tem sua direção de polarização ao longo do eixo de transmissão do polarizador linear e, portanto, passa. Em contraste, a luz polarizada circularmente para a direita teria sido transformada em luz polarizada linearmente que tinha sua direção de polarização ao longo do eixo de absorção do polarizador linear, que está em ângulos retos com o eixo de transmissão e, portanto, teria sido bloqueada.

Luz polarizada circularmente para canhotos / anti-horário exibida acima da luz polarizada linearmente . As curvas azul e verde são projeções da hélice nos planos vertical e horizontal, respectivamente.

Para entender esse processo, consulte a ilustração à direita. É absolutamente idêntico à ilustração anterior, embora a luz polarizada circularmente no topo seja agora considerada como se aproximando do polarizador pela esquerda. Pode-se observar a partir da ilustração que o componente horizontal para a esquerda (conforme observado ao longo da direção de viagem) está conduzindo o componente vertical e que quando o componente horizontal é retardado por um quarto de um comprimento de onda, ele será transformado na luz polarizada linearmente ilustrada na parte inferior e passará pelo polarizador linear.

Há uma maneira relativamente direta de avaliar por que um polarizador que cria uma determinada destreza de luz polarizada circularmente também passa pela mesma destreza de luz polarizada. Primeiro, dada a utilidade dupla desta imagem, comece imaginando a luz circularmente polarizada exibida no topo como ainda deixando a placa de um quarto de onda e viajando para a esquerda. Observe que se o componente horizontal da luz linearmente polarizada tivesse sido retardado por um quarto do comprimento de onda duas vezes, o que equivaleria a metade do comprimento de onda, o resultado teria sido uma luz linearmente polarizada que estava em um ângulo reto com a luz que entrou. Se essa luz polarizada ortogonalmente fosse girada no plano horizontal e direcionada de volta através da seção do polarizador linear do polarizador circular, ela claramente passaria dada sua orientação. Agora imagine a luz polarizada circularmente que já passou pela placa de um quarto de onda uma vez, virou-se e dirigiu-se novamente para o polarizador circular. Deixe que a luz polarizada circularmente ilustrada no topo agora represente essa luz. Essa luz vai viajar através da placa de um quarto de onda uma segunda vez antes de atingir o polarizador linear e, no processo, seu componente horizontal será retardado uma segunda vez em um quarto do comprimento de onda. Quer esse componente horizontal seja retardado por um quarto de comprimento de onda em duas etapas distintas ou retardado meio comprimento de onda completo de uma só vez, a orientação da luz polarizada linearmente resultante será tal que ela passará pelo polarizador linear.

Se fosse a luz polarizada circularmente para a direita, no sentido horário, aproximando-se do polarizador circular pela esquerda, seu componente horizontal também teria sido retardado, no entanto, a luz polarizada linearmente resultante teria sido polarizada ao longo do eixo de absorção do polarizador linear e não passou.

Para criar um polarizador circular que, em vez disso, passa a luz polarizada para a direita e absorve a luz para a esquerda, mais uma vez gira a placa de onda e o polarizador linear 90 ° em relação ao outro. É fácil perceber que, ao inverter as posições dos eixos de transmissão e absorção do polarizador linear em relação à placa de um quarto de onda, muda-se qual direção da luz polarizada é transmitida e qual é absorvida.

Polarizador circular homogêneo

Polarizador circular homogêneo passando luz polarizada circularmente para canhotos, no sentido anti-horário. (Canhoto, visto do receptor.)

Um polarizador circular homogêneo passa uma mão da polarização circular inalterada e bloqueia a outra mão. Isso é semelhante à maneira que um polarizador linear passaria totalmente um ângulo de luz linearmente polarizada inalterada, mas bloquearia totalmente qualquer luz linearmente polarizada que fosse ortogonal a ele.

Um polarizador circular homogêneo pode ser criado imprensando um polarizador linear entre duas placas de quarto de onda. Especificamente, pegamos o polarizador circular descrito anteriormente, que transforma a luz polarizada circularmente em luz polarizada linear, e adicionamos a ele uma segunda placa de quarto de onda girada 90 ° em relação à primeira.

De um modo geral, e sem fazer referência direta à ilustração acima, quando qualquer uma das duas polarizações da luz circularmente polarizada entra na placa do primeiro quarto de onda, um de um par de componentes ortogonais é retardado por um quarto do comprimento de onda em relação ao outro . Isso cria uma das duas polarizações lineares, dependendo da capacidade de mão da luz polarizada circularmente. O polarizador linear imprensado entre as placas de um quarto de onda é orientado de forma que passe uma polarização linear e bloqueie a outra. A placa do segundo quarto de onda então pega a luz polarizada linearmente que passa e retarda o componente ortogonal que não foi retardado pela placa do quarto de onda anterior. Isso traz os dois componentes de volta à sua relação de fase inicial, restabelecendo a polarização circular selecionada.

Observe que não importa em que direção se passa a luz polarizada circularmente.

Filtros de polarização circular e linear para fotografia

Filtros de polarização linear foram os primeiros tipos a serem usados ​​em fotografia e ainda podem ser usados ​​para câmeras não reflexas e câmeras reflex de lente única (SLRs) mais antigas . No entanto, as câmeras com medição através da lente (TTL) e sistemas de foco automático - ou seja, todas as SLR e DSLR modernas - dependem de elementos ópticos que passam luz polarizada linearmente. Se a luz que entra na câmera já estiver polarizada linearmente, ela pode afetar os sistemas de exposição ou foco automático. Filtros de polarização circular cortam a luz polarizada linearmente e, portanto, podem ser usados ​​para escurecer o céu, melhorar a saturação e remover reflexos, mas a luz polarizada circular que passa não prejudica os sistemas através das lentes.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Kliger, David S. Polarized Light in Optics and Spectroscopy , Academic Press (1990), ISBN  0-12-414975-8
  • Mann, James. "Austine Wood Comarow: Paintings in Polarized Light", Wasabi Publishing (2005), ISBN  978-0976819806

links externos