La polarizzazione della luce
Mappa concettuale
La luce polarizzata è un fenomeno in cui il campo elettrico oscilla in una direzione preferenziale, a differenza della luce non polarizzata che ha oscillazioni casuali. Questa caratteristica permette l'uso di polarizzatori in vari ambiti, come gli occhiali da sole e la fotografia, influenzando l'intensità luminosa secondo la legge di Malus.
Riassunto
Schema
La natura della luce polarizzata
La luce è una forma di energia che si manifesta come radiazione elettromagnetica e si propaga attraverso onde. Queste onde sono caratterizzate da campi elettrici e magnetici oscillanti, orientati perpendicolarmente l'uno rispetto all'altro e rispetto alla direzione di propagazione dell'onda. La polarizzazione della luce si verifica quando il campo elettrico oscilla in una direzione preferenziale. Ad esempio, se il campo elettrico oscilla esclusivamente lungo l'asse verticale, si parla di luce polarizzata verticalmente. Analogamente, se oscilla lungo un asse inclinato di un certo angolo rispetto a un riferimento, la luce è polarizzata linearmente in quella direzione. Il piano di vibrazione è definito dal piano che contiene il vettore del campo elettrico, mentre il piano di polarizzazione è quello che contiene il vettore del campo magnetico.Confronto tra luce polarizzata e non polarizzata
La luce naturale, come quella emessa dal Sole o da una lampadina a incandescenza, è generalmente non polarizzata, il che significa che le onde che la compongono hanno direzioni di oscillazione del campo elettrico distribuite in modo casuale e uniforme. Al contrario, la luce polarizzata presenta un'oscillazione del campo elettrico che è uniforme e orientata lungo una direzione specifica. Questa caratteristica permette di distinguere la luce polarizzata, rappresentata da una freccia a due punte che indica la direzione di polarizzazione, dalla luce non polarizzata, che non ha una direzione di polarizzazione preferenziale.Ottenimento della luce polarizzata tramite polarizzatori
I polarizzatori sono dispositivi che permettono di ottenere luce polarizzata a partire da una sorgente non polarizzata. Essi operano selezionando la direzione di oscillazione del campo elettrico. Un polarizzatore è costituito da un materiale con molecole allineate che assorbono la componente della luce con il campo elettrico parallelo al loro orientamento, mentre lasciano passare la componente con il campo elettrico perpendicolare. L'asse di trasmissione del polarizzatore è quindi la direzione lungo la quale la luce emerge polarizzata. Gli occhiali da sole polarizzati e i filtri fotografici sono esempi pratici di applicazione dei polarizzatori.Il principio di funzionamento dei polarizzatori
Il principio di funzionamento dei polarizzatori può essere illustrato con un'analogia meccanica: immaginiamo un'onda che fa oscillare una corda attraverso una fessura stretta. Se l'orientamento della fessura è parallelo all'oscillazione della corda, l'onda passerà; se è perpendicolare, l'onda sarà bloccata. In modo simile, un polarizzatore permette il passaggio della luce che è polarizzata parallelamente al suo asse di trasmissione e assorbe quella polarizzata in direzione perpendicolare.La legge di Malus e l'effetto dei polarizzatori sull'intensità luminosa
La legge di Malus descrive come l'intensità della luce polarizzata varia quando attraversa un polarizzatore orientato in modo diverso rispetto alla direzione di polarizzazione della luce incidente. Secondo questa legge, l'intensità della luce trasmessa è direttamente proporzionale al quadrato del coseno dell'angolo formato tra la direzione di polarizzazione della luce e l'asse di trasmissione del polarizzatore. Pertanto, un polarizzatore non solo modifica la polarizzazione della luce che lo attraversa, ma ne regola anche l'intensità in funzione dell'angolo di orientamento.Interazione tra luce non polarizzata e polarizzatori
Quando la luce non polarizzata incide su un polarizzatore, circa la metà dell'intensità luminosa viene trasmessa, indipendentemente dall'orientamento del polarizzatore. Se la luce passa attraverso due polarizzatori con assi di trasmissione orientati in modo diverso, l'intensità della luce trasmessa varierà in base all'angolo tra i due assi. Se gli assi sono paralleli, la trasmissione è massima; se sono perpendicolari, la luce non viene trasmessa, e si parla di polarizzatori incrociati. Con angoli intermedi, si verifica una riduzione parziale dell'intensità trasmessa, secondo la legge di Malus.
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Definizione di luce
Forma di energia
La luce è una forma di energia che si manifesta come radiazione elettromagnetica
Propagazione attraverso onde
La luce si propaga attraverso onde caratterizzate da campi elettrici e magnetici oscillanti
Polarizzazione della luce
La polarizzazione della luce si verifica quando il campo elettrico oscilla in una direzione preferenziale
Tipi di polarizzazione
Polarizzazione verticale
La luce è polarizzata verticalmente quando il campo elettrico oscilla esclusivamente lungo l'asse verticale
Polarizzazione lineare
La luce è polarizzata linearmente quando il campo elettrico oscilla lungo un asse inclinato di un certo angolo rispetto a un riferimento
Piano di vibrazione e piano di polarizzazione
Il piano di vibrazione è definito dal vettore del campo elettrico, mentre il piano di polarizzazione è definito dal vettore del campo magnetico
Polarizzatori
Definizione di polarizzatore
I polarizzatori sono dispositivi che permettono di ottenere luce polarizzata a partire da una sorgente non polarizzata
Funzionamento dei polarizzatori
I polarizzatori operano selezionando la direzione di oscillazione del campo elettrico
Applicazioni dei polarizzatori
Gli occhiali da sole polarizzati e i filtri fotografici sono esempi di applicazioni dei polarizzatori
Legge di Malus
Definizione di legge di Malus
La legge di Malus descrive come varia l'intensità della luce polarizzata quando attraversa un polarizzatore orientato in modo diverso rispetto alla direzione di polarizzazione della luce incidente
Variazione dell'intensità luminosa
L'intensità della luce trasmessa attraverso un polarizzatore varia in base all'angolo formato tra la direzione di polarizzazione della luce e l'asse di trasmissione del polarizzatore
Polarizzatori incrociati
Quando la luce passa attraverso due polarizzatori con assi di trasmissione orientati in modo diverso, si verifica una riduzione parziale dell'intensità trasmessa, secondo la legge di Malus
La polarizzazione della luce
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00
La ______ è un tipo di energia che si esprime come radiazione ______ e si diffonde tramite ______.
luce
elettromagnetica
onde
01
Se il campo elettrico oscilla unicamente lungo l'asse ______, la luce è detta ______ verticalmente.
verticale
polarizzata
02
Natura della luce naturale
Non polarizzata, onde con direzioni di oscillazione casuali e uniformi.
