La polarizzazione e le lenti
polarizzate
Luca Mercatelli
CNR-Istituto nazionale di Ottica Applicata
Un vettore
• La luce è campo elettromagnetico che varia
nel tempo e nello spazio
• La luce è un’onda
• Il campo elettrico è un vettore
Il vettore campo elettrico
• Il vettore campo elettrico è sempre ortogonale
alla direzione di propagazione dell’onda.
• La direzione di polarizzazione è quella del vettore
campo elettrico
• Il fatto che il campo elettrico sia un vettore è
fondamentale!!!!
Polarizzazione
Direzione di polarizzazione
di un fascio di luce è la
direzione del campo el.
Fascio non polarizzato è la
sovrapposizione di onde di
polarizzazione diversa,
mediamente nulla.
Polarizzazione lineare è
polarizzazione costante (definisce
un piano di polarizzazione)
Polarizzazione lineare
Esegui tipi di polarizzazione applet
http://webphysics.davidson.edu/physlet_resources/dav_optics/examples/polarization.html
http://www.amanogawa.com/archive/Polarization/Polarization-2.html
Come nasce la polarizzazione lineare
• Quando le componenti lungo x e
y del vettore campo elettrico
sono in fase tra loro
Esegui tre tipi di polarizzazione variando
l’ampiezza delle due componenti
Come una palla attaccata al soffitto
• Mettendo in moto una palla attaccata con
un filo al soffitto l’oscillazione più “tipica”
non è quella lineare
Polarizzazione ellittica
Esegui tre tipi di polarizzazione ponendo lo
sfasamento a 30° o a 60°
Polarizzazione circolare
Esegui tre tipi di polarizzazione ponendo lo
sfasamento a 90°
Esegui tipi di polarizzazione apple
La polarizzazione più comune
• Solitamente la direzione di polarizzazione
cambia continuamente in maniera casuale.
• In questo caso si parla di luce non
polarizzata
Radiazione Polarizzata
La polarizzazione della radiazione elettromagnetica è una
proprietà che dipende sia dal suo carattere ondulatorio sia dalla
natura della sorgente che genera la radiazione.
Cortesia G.Boccaccini
Birifrangenza
La birifrangenza è la scomposizione di un raggio di luce in due raggi che avviene quando esso
attraversa particolari mezzi anisotropi, a seconda della polarizzazione della luce.
Per uno dei due raggi uscenti vale la legge di Snell: per questo viene chiamato ordinario; l'altro
raggio, per cui essa non vale, viene chiamato straordinario. I due raggi uscenti risultano
polarizzati linearmente e ortogonalmente l'uno all'altro, indipendentemente dalla
polarizzazione del raggio di luce incidente.
La velocità di attraversamento, quindi l’indice di rifrazione, è diversa per i due assi del
materiale, quindi le due componenti del campo risultano sfasate (una arriva dopo)
Birifrangenza
• L’indice di rifrazione di un materiale dipende
dalla direzione di polarizzazione di un
materiale
• Il diverso indice di rifrazione genera uno
sfasamento tra due direzioni di polarizzazioni
ortogonali.
• Accade quando i materiali sono fatti di
molecole asimmetriche
Birifrangenza
Il polarizzatore
• Anche il coeficente di assorbimento del materiale
è diverso per luce polarizzata in diverse direzioni
• La luce con una polarizzazione passa, quella con
polarizzazione ortogonale viene bloccata
• Non la direzione della luce, ma la direzione di
polarizzazione
Il polaroid
• Inventato da Land
Luce che arriva su un polarizzatore
• Quando arriva luce con una certa direzione di
polarizzazione, solo una certa componente
passa, per questo un polarizzatore è scuro
Assorbimento selettivo (Polaroid)
Certi materiali trasmettono solo la componente del
campo elettrico lungo una certa direzione (polarizzatori)
Se l’onda polarizzata ha intensità I0,
all’uscita dell’analizzatore I = Io cos2 θ (Legge di Malus)
Riprendiamo la Birifrangenza:
• Il caso di un materiale birifrangente ed un polarizzatore accoppiati
• Lamina “lambda quarti”, sfasa lungo i due assi lento e veloce di ¼
• Se pongo l’asse lento e veloce della lamina a 45°rispetto al polarizzatore ho
luce polarizzata circolarmente: polarizzatore circolare
Polarizzatore da macchina fotografica
• E’ un polarizzatore circolare
• È perciò sensibile alla luce polarizzata linearmente
• Perché si usa un polarizzatore circolare?
• Le riflessioni su lenti ed oggetti ottici dipendono dalla direzione di
polarizzazione. Per non avere gradienti di illuminazione
La luce polarizzata
La polarizzazione di una radiazione naturale
può avvenire mediante:
•Polarizzazione per riflessione
•Polarizzazione per diffusione
Con diffusione o scattering si intende il fenomeno per
cui la radiazione viene riemessa in direzioni diverse
da quella di incidenza. Minore è la lunghezza d’onda
e maggiore è la diffusione: il blu diffonde più del
rosso, anche all’interno dell’occhio
Polarizzazione per riflessione
• L’angolo di Brewster si ha quando il raggio
riflesso e il raggio rifratto formano un
angolo retto
sin i n2
sin r n1
r 90 i
sin r cosi
sin i n2
cosi n1
tan i
n2
n1
La Polarizzazione per Riflessione
n
i = angolo di Brewster
o di polarizzazione
Quando
tang i = n si ha radiazione totalmente polarizzata in
piani perpendicolari a quello di incidenza (A) e quindi paralleli alla
superficie S.
Cortesia G.Boccaccini
Esercizio su Brewster
Si vuole usare una lastra di vetro di indice n=1.5 come
polarizzatore. A che angolo deve incidere la luce sul vetro
per essere integralmente polarizzata?
= arctan 1.50= 56.3°
Ed a che angolo deve incidere la luce sul mare (n=1.33)
perchè la parte riflessa sia integralmente polarizzata?
= arctan 1.33= 53.1°
…quindi a che ora?!? (calcola con programmino AltezzaSole)
Il mare visto con un polarizzatore
http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/polarized.html
Effetto di un polarizzatore sulla
riflessione
CNR-INOA
Effetto di un polarizzatore sulla luce diffusa
CNR-INOA
Esempi di visione con lenti
polarizzate (guida e sport)
CNR-INOA
Esempi di visione con lenti
polarizzate (guida e sport)
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Esempi di visione con lenti
polarizzate (guida e sport)
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Esempi di visione con lenti
polarizzate (guida e sport)
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Esempi di lenti polarizzate (guida)
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Esempi di lenti polarizzate (guida)
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