Polarisatie is een cruciaal begrip in de wereld van de natuurkunde. Als het om optica gaat, is het begrijpen en kunnen manipuleren van polarisatie een van de belangrijkste dingen. Niet alleen dit, het uitvoeren van polarisatiecontrole kan ook erg handig zijn voor een aantal beeldvormingstoepassingen.
De enorme voordelen van polarisatie kunnen echter alleen worden geplukt als deze eigenschap van licht goed wordt begrepen. Twee belangrijke soorten licht onder deze eigenschap zijn: gepolariseerd en ongepolariseerd licht.
Gepolariseerd versus ongepolariseerd licht
Het verschil tussen gepolariseerd en ongepolariseerd licht is dat gepolariseerd licht kan worden geïdentificeerd wanneer de trillingen van lichtdeeltjes volledig worden beperkt tot één enkel vlak. Aan de andere kant kan ongepolariseerd licht worden geïdentificeerd wanneer de trillingen verstrooid blijven en op meer dan één enkel vlak kunnen voorkomen.
Gepolariseerd licht verwijst naar die lichtgolven waarin de trillingen van lichtdeeltjes op een enkel vlak voorkomen. Het proces waarbij verstrooid licht op een dergelijke manier wordt beperkt, staat bekend als polarisatie. Er zijn verschillende methoden bekend die kunnen helpen om lichtgolven te polariseren. Om er maar een paar te noemen, zijn enkele van de meest bekende methoden polarisatie door transmissie, reflectie, breking en verstrooiing.
Niet-gepolariseerd licht verwijst naar die lichtgolven waarin de trillingen van lichtdeeltjes op meer dan één vlak voorkomen. Enkele nuttige voorbeelden zijn lichtgolven die worden afgegeven door de zon, een lamp die een klaslokaal verlicht, of een kaarsvlam die een donkere kamer verlicht, halogeenverlichting en zelfs led-verlichting.
Vergelijkingstabel tussen gepolariseerd en ongepolariseerd licht
| Parameters van vergelijking: | Gepolariseerd licht | ongepolariseerd licht |
| Betekenis | Gepolariseerd licht verwijst naar die lichtgolven die beperkt zijn tot slechts één vlak. | Niet-gepolariseerd licht verwijst naar die lichtgolven die op meer dan één vlak worden verstrooid. |
| Richting | De elektrische velden van gepolariseerd licht oscilleren slechts in één richting. | De elektrische velden van ongepolariseerd licht oscilleren in alle richtingen. |
| Natuur | De aard van gepolariseerd licht is coherent. | De aard van ongepolariseerd licht is onsamenhangend. |
| Intensiteit | De aard van de gebruikte polarisator bepaalt de intensiteit van gepolariseerd licht. | De aard van de bron van lichtgolven bepaalt de intensiteit van ongepolariseerd licht. |
| Productie | Gepolariseerd licht wordt over het algemeen geproduceerd door natuurlijke bronnen. | Niet-gepolariseerd licht wordt geproduceerd wanneer lichtgolven door het proces van reflectie, verstrooiing gaan of gewoon door bepaalde materialen reizen. |
| Fase verschil | Het faseverschil tussen de x- en y-componenten is altijd constant. | Het faseverschil tussen de x- en y-componenten verandert willekeurig. |
Wat is gepolariseerd licht?
Gepolariseerd licht verwijst naar die lichtgolven waarin de trillingen van de lichtdeeltjes beperkt zijn tot slechts één vlak. Daarbij is de richting van trillingen van golven altijd dezelfde. Dit betekent dat deze lichtgolven maar in één richting oscilleren. De polarisator die wordt gebruikt om de lichtgolven om te zetten, bepaalt de intensiteit van het gepolariseerde licht.
Deze eigenschap van licht is coherent. Bovendien is het faseverschil tussen de x- en y-componenten van de elektrische velden altijd constant. Interessant is dat de lichten die worden uitgestraald door natuurlijke bronnen altijd gepolariseerd zijn. Het proces waarbij ongepolariseerd licht wordt omgezet in gepolariseerd licht wordt polarisatie genoemd. Enkele veelgebruikte methoden zijn polarisatie door transmissie, reflectie, breking en verstrooiing.
Gepolariseerd licht werd voor het eerst ontdekt in 1669 door Erasmus Bartholin. Hij ontdekte dat een dubbel beeld wordt geproduceerd wanneer objecten worden bekeken door de kristallen van het mineraal IJslandse spar in doorvallend licht. Hij ontdekte ook dat calcietkristallen licht op de een of andere manier in twee afzonderlijke bundels splitsten.
Gedeeltelijk gepolariseerd licht wordt gereflecteerd wanneer lichtgolven het oppervlak van een diëlektrisch materiaal raken. Enkele voorbeelden van deze oppervlakken zijn stilstaand water, glas, snelwegen en zelfs plaatplastic. De hoeveelheid gereflecteerd gepolariseerd licht wordt bepaald door de optische eigenschappen van deze oppervlakken.
Wat is ongepolariseerd licht?
Niet-gepolariseerd licht verwijst naar die lichtgolven waarin de trillingen van lichtdeeltjes worden verstrooid. Dit betekent dat ze op meer dan één vlak voorkomen. Hierin oscilleren de elektrische velden in alle richtingen en paden. De intensiteit van ongepolariseerd licht wordt bepaald door de aard van de bron waaruit het licht wordt uitgezonden.
Van ongepolariseerd licht is bekend dat het onsamenhangend is. Het ontstaat wanneer lichtgolven door een proces van reflectie, verstrooiing gaan, of soms gaan ze gewoon door een materiaal dat niet-gepolariseerd licht. Een ander belangrijk ding om te onthouden over dit concept is dat het faseverschil tussen de x- en y-componenten willekeurig is en onvoorspelbaar verandert.
Twee verschillende tegengesteld gepolariseerde stromen vormen samen één ongepolariseerd licht. Deze twee stromen zijn zodanig dat de ene de helft van de intensiteit heeft in vergelijking met de andere. In het geval dat een van deze stromen meer impact heeft dan de andere, worden de lichtgolven gedeeltelijk gepolariseerd genoemd.
De kenmerken van ongepolariseerd licht kunnen worden bepaald door de mate van polarisatie en de parameters van de gepolariseerde hoeveelheid licht. Bovendien kan de gepolariseerde hoeveelheid licht worden weergegeven met behulp van een Jonas-vector, ook die van een gepolariseerde ellips.
Belangrijkste verschillen tussen gepolariseerd en ongepolariseerd licht
- Gepolariseerd licht is beperkt tot één vlak, terwijl niet-gepolariseerd licht trillingen van lichtdeeltjes op meer dan één vlak heeft.
- De elektrische velden van gepolariseerd licht oscilleren slechts in één richting, terwijl de elektrische velden van ongepolariseerd licht in alle richtingen oscilleren.
- De aard van gepolariseerd licht is coherent, terwijl die van ongepolariseerd licht onsamenhangend is.
- De intensiteit van gepolariseerd licht wordt bepaald door de aard van de polaroid, terwijl die van ongepolariseerd licht wordt bepaald door de aard van de bron.
- Gepolariseerd licht is over het algemeen afkomstig van natuurlijke bronnen, terwijl ongepolariseerd licht wordt gereflecteerd, verstrooid of door een polariserend materiaal wordt geleid.
- Het faseverschil tussen de x- en y-componenten van gepolariseerd licht is altijd constant, terwijl dat van ongepolariseerd licht onvoorspelbaar is.
Gevolgtrekking
Het meest opvallende kenmerk dat kan helpen bij het identificeren van het verschil tussen gepolariseerd licht en niet-gepolariseerd licht, is het aantal vlakken voor beide. Terwijl trillingen van lichtdeeltjes in het geval van gepolariseerd licht slechts op één vlak voorkomen, treden niet-gepolariseerde lichttrillingen op meer dan één vlak op.
Een ander groot verschil tussen de twee is de richting van hun elektrische velden. De elektrische velden van gepolariseerd licht oscilleren slechts in een enkele richting, terwijl de elektrische velden van ongepolariseerd licht in alle richtingen oscilleren.
Deze twee kenmerken van gepolariseerd en ongepolariseerd licht zijn voldoende om de twee van elkaar te onderscheiden. Er zijn echter andere grote verschillen zoals fasecomponenten, natuur. Bron, intensiteit en nog veel meer.
