در قطبش خطی میدان الکتریکی (یا میدان مغناطیسی) موج ، در امتداد یک خط راست نوسان می‌کند، لذا باید اختلاف فاز بین مولفه‌های ارتعاش میدان 0 یا 180 درجه باشد. یعنی در این نوع قطبش ، موقعیت بردار میدان الکتریکی موج ، زمانی که دامنه موج) از یک مقدار بیشینه در یک جهت به یک بیشینه در جهت دیگر نوسان می‌کند، تغییر نمی‌یابد. به عبارت دیگر ، در موج پلاریزه خطی راستای میدان تغییر نمی‌کند، کمیت متغیر اندازه میدان الکتریکی است که با فرکانس زاویه‌ای موج حول مقدار صفر نوسان می‌کند.

مقدمه

برای تفهیم بهتر قطبش خطی نور از مثال زیر کمک می‌گیریم:

هرگاه یک سر طنابی را به بالا و پایین حرکت دهیم، موج عرضی ایجاد می‌شود و هر نقطه از ریسمان یک نوسان سینوسی روی خط مستقیم انجام می‌دهد، لذا این موج را موج پلاریزه خطی می‌گویند، از آنجا که نوسان طناب در یک صفحه واقع است، آن را موج پلاریزه تخت نیز می‌نامند. جابجایی این موج با رابطه (x( z ، t ) = a cos ( kz - ωt + φ نشان داده می‌شود که درآن ، x جابجایی (درامتداد ارتعاش) ، z امتداد انتشار ، a دامنه و (φ) ثابت فاز می‌باشد. این رابطه نشان می‌دهد که جابجایی در هر لحظه یک منحنی کسینوسی خواهد بود. حال یک شکاف باریک و بلند در مسیر طناب قرار می‌دهیم.

• اگر طول شکاف در امتداد ارتعاش طناب باشد، در این صورت طناب از داخل شکاف عبور کرده ، در طرف د یگر با همان دامنه به مسیر خود ادامه می‌دهد.
  
  
• اگر طول شکاف بر امتداد ارتعاش طناب عمود باشد، تقریبا چیزی به طرف دیگر شکاف عبور داده نمی‌شود.
  
  
• اگر طول شکاف با امتداد ارتعاش زاویه دیگری بسازد، دامنه موج عبوری تغییر خواهد کرد. علت این امر آن است که شکاف فقط مؤلفه‌ای از جابجایی را از خود عبور می‌دهد که در امتداد طول شکاف باشد.
  
  لازم به ذکر است که اگر موج طولی در امتداد طناب انتشار می‌یافت، دامنه موج عبوری در همه جهتهای شکاف یکسان بود. بنابراین تغییر دامنه موج عبوری با تغییر امتداد شکاف ، ناشی از عرضی بودن موج است.

مفهوم قطبش خطی نور

• می‌دانیم که نور (امواج الکترومغناطیسی) از ترکیب میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تشکیل می‌شود. این دو میدان در راستای عمود بر هم ارتعاش می‌کنند و راستای ارتعاش هر دو بر راستای انتشار موج عمود است. لذا امواج نوری ، امواجی عرضی هستند. انجام آزمایش فوق ، در مورد نور ماهیت عرضی بودن موجهای نوری را ثابت می‌کند.
  
  
• حال نوسان طناب را که نمونه‌ای از قطبش خطی بود، در مورد نور غیر پلاریزه بسط می‌دهیم. هرگاه صفحه ارتعاش موج به صورت تصادفی در فاصله زمانهای بسیار کوتاه عوض شود، موج را موج غیر پلاریزه گویند. یعنی در این موج ، میدان الکتریکی (یا مغناطیسی) در تمام جهات ارتعاش می‌کند.
  
  
• اگر موج غیر پلاریزه‌ای روی شکافی فرود آید، چون میدان الکتریکی در همه جهات مؤلفه دارد، لذا امتداد ارتعاشی که در راستای طول شکاف قرار دارد، از شکاف عبور خواهد کرد و بدین ترتیب در طرف دیگر شکاف میدان الکتریکی فقط یک مؤلفه خواهد داشت، یعنی نور عبوری پلاریزه خواهد بود.
  
  
• در این مورد شکاف در هر جهتی قرار بگیرد، مؤلفه مربوط به آن امتداد عبور خواهد کرد و همواره موج عبوری وجود خواهد داشت. پس چرخش شکاف بر دامنه موج عبوری تاثیر نخواهد گذاشت. ولی صفحه پلاریزاسیون موج عبور کرده ، به امتداد شکاف بستگی دارد. در اینجا این شکاف به عنوان پلاریزور عمل می‌کند.
  
  
• اگر باریکه قطبیده عبوری از شکاف فوق را روی شکاف دیگری فرود آوریم، در این صورت تنها موقعی موج عبوری با همان دامنه را خواهیم داشت که امتداد طول شکاف دوم در امتداد ارتعاش موج پلاریزه باشد. پس با چرخاندن شکاف دوم ، در دامنه عبوری تغییر حاصل می‌شود و گفته می‌شود که شکاف دوم به عنوان آنالیزور عمل می‌کند.

پلاروید

پلاروید ماده پلاستیک مانندی است که برای تولید نور قطبیده استفاده می‌شود و ساختمانی مانند شکافهای فوق دارد که در هر زاویه‌ای در مقابل نور غیر قطبیده قرار بگیرد، نور عبوری قطبیده‌ای حاصل خواهد کرد. حال مانند مسئله شکاف مذکور ، در مسیر نور قطبیده حاصل از پلاروید ، پلاروید دیگری قرار می‌دهیم.

• اگر دو پلاروید در یک امتداد قرار بگیرند، نور عبوری از پلاروید دوم تغییری نخواهد داشت.
  
  
• زمانی که پلاروید دوم عمود بر پلاروید اول قرار گیرد، هیچ نوری عبور نخواهد کرد و تاریکی حاصل خواهد شد.
  
  
• اگر پلاروید دوم را حول خط عمود بر سطح آن بچرخانیم، دامنه نور عبوری تغییر خواهد کرد.
  
  پس شدت نور عبوری به امتداد نسبی دو پلاروید بستگی دارد. در این حالت هم، پلاروید اولی به منزله پلاریزور بوده و باریکه عبوری پلاریزه خطی خواهد بود و پلاروید دومی در مقام آنالیزور عمل می‌کند. در چرخش پلاروید اول به جای پلاروید دوم نیز پدیده‌های فوق مشاهده خواهد شد.

انواع قطبش خطی

• قطبش خطی افقی: اگر امتداد ارتعاش میدان الکتریکی موج، روی صفحه افقی واقع باشد، قطبش خطی را قطبش خطی افقی می نامند.
  
  
• قطبش خطی عمودی: اگر امتداد ارتعاش میدان الکتریکی موج، روی صفحه قائم قرار داشته باشد، قطبش خطی را قطبش خطی عمودی می نامند.
  
  
• قطبش خطی مایل: اگر امتداد ارتعاش میدان الکتریکی موج، روی صفحه نامشخصی قرار گرفته باشد، قطبش خطی را قطبش خطی مایل می نامند.

روشهای تبدیل نور طبیعی به نور قطبیده خطی

استفاده از روش بازتابش

اگر نور تحت زاویه بروستر ( B = arc tan n) که در آن n = n₂/n₁ ضریب شکست نسبی بین دو محیط می‌باشد، به سطح جدایی دو محیط برسد، نور بازتابشی از آن قطبیده خواهد بود.

استفاده از کریستالهای دای کروئیک

کریستال دای کروئیک ، نوعی کریستال خاص با ساختار بلوری معین است که وقتی مقابل نور تابشی عمود قرار می‌گیرد، نور خروجی یک نور قطبیده خواهد بود، یعنی میدان الکتریکی نور خروجی در یک امتداد خاص قرار می‌گیرد. تورمالین یک بلور رنگی است که اولین بلور شناخته شده ازنوع دای کروئیک می‌باشد و مانند فیلتر نوری عمل می‌کند، یعنی فقط نور به رنگ خودش را عبور می‌دهد. مهمترین نوع بلورها ، بلورهای بیرنگ هستند که تمام طول موجهای ورودی را از خود عبور می‌دهند و به آنها در صنعت پلاروید می‌گویند.

استفاده از کریستالهای دو شکستی

کریستال دو شکستی ، دارای ضریب شکستی است که با جهت انتشار و جهت قطبش در بلور تغییر می‌کند. این بلوراز یک پرتو غیر قطبیده ، دو پرتو قطبیده درست می‌کند که قطبشهای آنها برهم عمودند. اولین نوع کریستال دو شکستی ، منشور نیکول است که از جنس کلسیت می‌باشد.

مباحث مرتبط با عنوان

• اختلاف فاز
• دامنه موج
• موج عرضی
• موج طولی
• موج غیر پلاریزه
• امواج نوری
• صفحه ارتعاش موج
• پلاریزاسیون
• پلاریزور
• موج پلاریزه
• آنالیزور
• نور قطبیده
• پلاروید
• فیلتر پلاریزه عمودی
• فیلتر پلاریزه افقی
• قطبش
• قطبش بیضوی
• کاربردهای قطبش