Polarisaator

Polarisaator on seade, mis laseb läbi ainult kindlaviisiliselt polariseeritud valgust. Polarisaatori abil on võimalik saada kindla polarisatsiooniga valgust nii loomulikust kui ka sega polarisatsiooniga valgusest. Vastavalt tekitatud polarisatsiooni liigile nimetatakse polarisaatoreid lineaarseteks, elliptilisteks või ringpolarisaatoreiks.

Lineaarne polarisaator Lineaarseid polarisaatoreid on võimalik jagada kaheks tüübiks: neelavateks polarisaatoriteks ja kaksikmurdumise polarisaatoriteks.

Neelavad polarisaatorid Neelavate polarisaatorite töö põhimõte on selekteeruvas neelamises, kus langeva valguse kahest ristkomponendist üks neeldub ja seega väljub polarisaatorist lineaarselt polariseeritud valgus. Tuntuim näide seda tüüpi polarisaatoritest on polaroid. Uuemad neelavad polarisaatorid koosnevad kahe õhukese klaasplaadi, paksusega alla 0.5 mm, vahel olevatest hõbe nanoosakestest. Sellised polarisaatorid on palju vastupidavamad ja kvaliteetsemad, kui tavalised polaroidid. Ka mõnedel kristallidel nagu näiteks turmaliin, on omadus neelata valgust, mis on polariseeritud kindlas sihis. Selliseid kristalle on võimalik kasutada polarisaatoritena, aga praktikas kasutatakse neid harva muude füüsikaliste omaduste tõttu nagu näiteks dikroilisus ja värvus.

Kaksikmurdumise polarisaatorid Kaksikmurdumise polarisaatorid saavutavad lineaarse polarisatsiooni jagades pealelangeva valguse kaheks komponendiks, kus vähemalt üks komponendidest on lineaarselt polariseeritud. Kuna kaksikmurdumisel ei pea toimuma valguse neelamine, siis on seda tüüpi polarisaatorid paremad tööks suurte intesiivusega valgusega. Ideaalse kaksikmurdumisel, kus valgus jaguneb kaheks omavahel risti polariseeritud valguskimbuks, on võimalik uurida ja kasutada mõlemat komponenti, vähendades ka oluliselt energiakadusid. Polarisatsioon Brewster’i nurga abil Kahe isotroopse dielektriku lahutuspinnal valguse peegeldumisel ja murdumisel muutub enamasti ka polarisatsioon. On olemas langemisnurk (alfa_beeta), mille korral peegeldunud valgusel puudub langemistasandiga paralleelset polariseeritud komponenti ja seega kogu peegeldunud valgus on polariseeritud lineaarselt, risti langemistasangida. Sellist nurka nimetatakse Brewster’i nurgaks ja see sõltub ainete murdumisnäitajatest:

(VALEM 1)

Kasutades ära Brewster’i nurga omadusi, on võimalik konstrueerida plaatide süsteem, kus igale lahutuspinnale pealelangev valgus peegeldub Brewster’i nurga all, tekitades lineaarselt polariseeritud valgus. Plaadid asetsevad üksteise suhtes nii, et eelmisest plaadist murduv valgus langeks järgmisele plaadile jälle Brewster’i nurga all. Kasutades sellist viisi polariseeritud valguse saamiseks, sobib polarisaatoriks ka tavaline klaas, kuid selle kasutegur on ainult 16% ühelt peegelduselt. 10 klaasplaadist koosnev süsteem peegeldab umbes 97% pealelangevast valgusest, aga selline valgus on liiga hajutatud enamus praktilisteks eesmärkideks. Ringpolarisaator Ringpolarisaatoreid kasutatakse ringpolarisatsiooni saamiseks. Ringpolarisatsiooni saavutamiseks on mitu viisi. Kõige tavalisem ja odavam viis on kasutada lineaarset polarisaatorit koos veerandlaine faasnihkeplaadiga. Veerandlaine faasnihkeplaat lahutab lineaarselt polariseeritud valgust kaheks risttasandites lineaarselt polariseeritud komponendiks, tekitab nende vahel (Pi/2) faasivahe ja seejärel ühendab nad, tekitades ringpolariseeritud valgust. Malus’i seadus ja teised omadused Malus'i seadus on nime saanud prantsuse füüsiku Etienne-Louis Malus järgi. Seadus määrab ideaalsest polarisaatorist väljuva valguse intensiivsust, kui pealelangev valgus on polariseeritud. Vastavalt seadusele polarisaatorit läbinud valguse intensiivsus on võrdeline polarisatsioonitasandi ja läbilasketasandi vahelise nurga koosinuse ruuduga:

(VALEM 1)

Polariseerimata valguse puhul on võnkumiste siht täiesti juhuslik, mistõttu võib pealelangeva ja läbiva valguse intensiivsust kirjeldada seaosega

(VALEM 2)
sest (cos ruudu) keskmine väärtus on ½. 

https://sisu.ut.ee/sites/default/files/optika/files/polarisatsioon2016_est.pdf https://www.teaduskool.ut.ee/sites/default/files/teaduskool/oppetoo/fys_valguse_polarisatsioon.pdf https://annaabi.ee/p%C3%B5hivara-aines-f%C3%BC%C3%BCsikaline-maailmapilt-m2534.html http://opik.fyysika.ee/index.php/book/section/9799 http://opik.fyysika.ee/index.php/book/section/4555 https://en.wikipedia.org/wiki/Polarizer