This post is also available in: English (الإنجليزية) हिन्दी (الهندية)
يعد فهم استقطاب الضوء ومعالجته أمرًا بالغ الأهمية للعديد من التطبيقات الضوئية. يركز التصميم البصري بشكل متكرر على الطول الموجي وشدة الضوء ، مع إهمال استقطابه. ومع ذلك ، يعد الاستقطاب خاصية مهمة للضوء تؤثر حتى على تلك الأنظمة البصرية التي لا تقيسها بشكل صريح.
يؤثر استقطاب الضوء على تركيز أشعة الليزر ، ويؤثر على الأطوال الموجية المقطوعة للمرشحات ، ويمكن أن يكون مهمًا لمنع الانعكاسات الخلفية غير المرغوب فيها. إنه ضروري للعديد من تطبيقات القياس مثل تحليل الإجهاد في الزجاج أو البلاستيك ، وتحليل المكونات الصيدلانية ، والفحص المجهري البيولوجي. يمكن أيضًا امتصاص الاستقطابات المختلفة للضوء بدرجات مختلفة حسب المواد ، وهي خاصية أساسية لشاشات LCD والأفلام ثلاثية الأبعاد والنظارات الشمسية التي تقلل الوهج.
ما هو استقطاب الضوء؟
الاستقطاب ، خاصية بعض الإشعاعات الكهرومغناطيسية التي يرتبط فيها اتجاه وحجم المجال الكهربائي المهتز بطريقة محددة.
موجات الضوء عرضية: أي أن المتجه الكهربائي المهتز المرتبط بكل موجة عمودي على اتجاه الانتشار. يتكون شعاع الضوء غير المستقطب من موجات تتحرك في نفس الاتجاه مع متجهاتها الكهربائية التي تشير في اتجاهات عشوائية حول محور الانتشار. يتكون الضوء المستقطب المستوي من موجات يكون فيها اتجاه الاهتزاز هو نفسه لجميع الموجات.
في الاستقطاب الدائري ، يدور المتجه الكهربائي حول اتجاه الانتشار مع تقدم الموجة. قد يتم استقطاب الضوء عن طريق الانعكاس أو بتمريره عبر مرشحات ، مثل بلورات معينة ، تنقل الاهتزازات في مستوى واحد ولكن ليس في مستوٍ آخر.
أنواع الاستقطاب
اعتمادًا على كيفية توجيه المجال الكهربائي ، نصنف الضوء المستقطب إلى ثلاثة أنواع من الاستقطابات:
- الاستقطاب الخطي: يقتصر المجال الكهربائي للضوء على مستوى واحد على طول اتجاه الانتشار.
- الاستقطاب الدائري: يتكون المجال الكهربائي للضوء من مكونين خطيين متعامدين مع بعضهما البعض ، متساويان في السعة ، لكن فرق الطور لهما π / 2. يدور المجال الكهربائي الناتج في دائرة حول اتجاه الانتشار ، واعتمادًا على اتجاه الدوران ، يسمى الضوء المستقطب دائريًا لليسار أو الأيمن.
- الاستقطاب البيضاوي: يصف المجال الكهربائي للضوء القطع الناقص. ينتج هذا عن مزيج من مكونين خطيين بسعة مختلفة و / أو فرق طور ليس / 2. هذا هو الوصف الأكثر عمومية للضوء المستقطب ، ويمكن اعتبار الضوء المستقطب الدائري والخطي كحالات خاصة للضوء المستقطب إهليلجي.
يشار إلى حالتي الاستقطاب الخطي المتعامدين الأكثر أهمية للانعكاس والإرسال باسم الاستقطاب p و s. يحتوي الضوء المستقطب p (من الموازي الألماني) على مجال كهربائي مستقطب موازٍ لمستوى السقوط ، بينما يكون الضوء المستقطب s (من senkrecht الألماني) عموديًا على هذا المستوى.
المصطلحات المرتبطة باستقطاب الضوء
فيما يلي المصطلحات الشائعة الاستخدام المرتبطة باستقطاب الضوء:
- مستوى الاهتزاز: يُطلق على المستوى الذي يتم فيه تقييد اهتزاز نواقل المجال الكهربائي كمستوى اهتزاز.
يمثل الشكل حركة الضوء المستقطب المستوي في كلا الاتجاهين الرأسي والأفقي على التوالي.
- طائرة الاستقطاب: المستوى العمودي على مستوى الاهتزاز ، أي المستوى الذي لا يوجد فيه اهتزاز من نواقل المجال الكهربائي ، يُعرف باسم مستويات الاستقطاب.
- المستقطبات:يُعرف الجهاز الذي يستخدم لاستقطاب ضوء غير مستقطب بالمستقطِبات ومن أمثلته موشور نيكول وبلور التورمالين وما إلى ذلك.
- محلل: يُطلق على الجهاز المستخدم لتحديد مستوى الاستقطاب اسم المحلل.
- بولارويد: وهي عبارة عن صفيحة كبيرة مكونة من بلورات مجهرية ثنائية اللون يمكنها إنتاج شعاع من الضوء المستقطب.
تطبيقات استقطاب الضوء
فيما يلي بعض التطبيقات الشائعة لاستقطاب الضوء:
نظارة شمسيه
يمكن ملاحظة استقطاب الضوء بسهولة من خلال النظر إلى هيكل النظارات الشمسية أو النظارات الواقية. هنا ، يتم استخدام خاصية الاستقطاب لإشعاعات الضوء لتقليل الوهج وتوفير الراحة لعين المستخدم.
التحليل الطيفي
يستفيد عدد من تقنيات التحليل الطيفي مثل التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء من استقطاب الضوء.
أفلام ثلاثية الأبعاد
عادة ما يكون صنع أفلام أو صور ثلاثية الأبعاد ممكنًا بسبب خاصية الاستقطاب للإشعاع. يتكون الفيلم ثلاثي الأبعاد عادةً من لفتين منفصلتين من الفيلم. يتم استخدام هاتين الرولتين لتسجيل نفس السيناريو ولكن من زوايا مختلفة. يتكون جهاز العرض المستخدم لعرض الفيلم ثلاثي الأبعاد عادةً من عدستين مختلفتين متصلتين بمستقطباتهما الفردية.
يقع كلا المستقطبين بزاوية قائمة لبعضهما البعض. عدسات النظارات ثلاثية الأبعاد المستخدمة لمشاهدة الأفلام ثلاثية الأبعاد مستقطبة بشكل متقاطع. هذا يعني أن الجانب الأيسر من الزجاج ثلاثي الأبعاد يتوافق مع العدسة اليسرى للكاميرا ، بينما الجانب الأيمن من الزجاج ثلاثي الأبعاد مماثل للعدسة اليمنى لكاميرا التسجيل. يساعد هذا في عرض الفيلم بالتنسيق الدقيق كما تم تسجيله.
الصناعات
تستفيد الصناعات المختلفة مثل الصناعات البلاستيكية والصناعات الكيماوية ومصانع المعادن والحدادة وما إلى ذلك من استقطاب الإشعاعات لإجراء اختبارات لتحليل الإجهاد والضغط للأشياء. من أكثر إجراءات الاختبار شيوعًا المستخدمة في مثل هذه الصناعات تحليل الإجهاد البصري.
يستخدم تحليل الإجهاد البصري النماذج البلاستيكية لتحديد مناطق الضعف المحتملة للمادة. عندما يتم وضع المادة تحت الضغط ، يتم تشكيل نمط إجهاد يحتوي على نطاقات مختلفة من الألوان الفاتحة والداكنة. تتشكل صورة نمط الضغط بشكل عام بمساعدة المستقطبات.
علم الزلازل
يستفيد علم الزلازل أو دراسة طبيعة الزلازل من استقطاب الإشعاعات لتحديد حجم الزلزال. كما أنه يساعد العلماء والباحثين على القيام بمحاولة والتنبؤ بحدوث زلزال مماثل في المستقبل القريب.
معامل الكيمياء
يستفيد عدد من إجراءات الاختبار والتجربة التي تتم في مختبرات الكيمياء من استقطاب الإشعاعات. على سبيل المثال ، تعمل عملية اختبار تمازج المركبات العضوية بشكل أساسي على مبدأ الاستقطاب.
اقتراحات للقراءة:
حقوق الصورة: Flicker vector created by starline – www.freepik.com
