A polarizált fény

(A fény / LED terápia háttere)

Jól ismert, hogy a mechanikai hullámok esetén akkor beszélünk polarizált hullámról, ha a transzverzális hullámok rezgése egy jól meghatározható síkban zajlik le.
A dipólsugárzással létrejött elektromágneses hullám (például rádióhullám) mindig polarizált, vagyis a hullámban rezgõ. vektorok mindenütt párhuzamos egyenesek mentén rezegnek.

A polarizáció

A polarizáció jelensége:
Mivel a természetes fény sok atom spontán, rendezetlen hullámkibocsátásának eredménye - noha az egyetlen atom által kisugárzott hullám szintén polarizált -, benne egyenlõ mértékben találhatók minden irányban rezgõ sugarak. a polarizátor csak a függõleges rezgéseket engedi tovább.
A fény polarizációjával kapcsolatos elsõ leírás Erasmus Bartholinus dán professzor nevéhez fûzõdik. Õ kereskedõktõl kapott egy átlátszó kristályt, úgynevezett izlandi pátot (mészpátot), amelyen keresztülnézve meglepve tapasztalta, hogy a tárgyaknak kettõs képe látszik
A kristályba belépõ fény két sugárra bomlik, amelyek közül az egyik, az úgynevezett rendes vagy ordinárius (o) sugár szabály szerint követi a törés törvényét, a másik, a rendellenes vagy extraordinárius (eo) sugár azonban nem.
Így törik meg a rendes sugár és a rendellenes sugár a kettõs töréskor.
Polarizásció

A jelenséget szintén vizsgáló Huygens ezt azzal magyarázta, hogy míg a rendes (o) sugár esetén a hullámfront pontjaiból rendes körhullámok indulnak ki, a rendellenes (eo) sugár esetén ezek az elemi hullámok ellipszis alakot vesznek fel, aminek az az oka, hogy a kristály szerkezete miatt a kristályban az adott irányban megváltozik a fény terjedési sebessége.
A rendellenes (eo) sugár esetén a törésmutató a beesõ sugár irányától is függ, és (a törés törvényével szemben) a megtört sugár általában nem marad a beesési síkban.
A két sugár további különbözõségét Etienne Malus tárta fel. Õ a mészpáton keresztül nézve vizsgált különbözõ fényeket, amikor azt tapasztalta, hogy amikor a Luxembourg-palota ablakáról visszaverõdõ fényt nézi, nem két, hanem csak egy kép keletkezik. Ezt helyesen úgy értelmezte, hogy a palota ablakáról visszaverõdött fény a rendes és a rendellenes sugárhoz hasonlóan síkban polarizált, és a kristály ezért már nem tudja két összetevõre bontani. Az üvegen és más anyagon való visszaverõdéskor bekövetkezõ polarizációt részletesen Brewster vizsgálta.

A polarizált fény előállítása

Nicol-prizma:
Polarizált fény elõállítható megfelelõ szögben csiszolt mészpátkristállyal, amelyet kettévágnak, majd a vágási felületeknél kanadabalzsammal összeragasztanak.. A prizmára esõ természetes fény a törõfelületen kettõsen megtörik. A rendes sugár a kanadabalzsamon teljes visszaverõdést szenved és oldalra eltérül, míg a rendellenes sugár, amely már polarizált, kilép a kristályból.
A prizmával előállított fény polarizáltságát az emberi szem nem ismeri fel, ezért azt egy másik polarizátorral vizsgálhatjuk (analizátor). Ha a polarizátor és az analizátor párhuzamos állású, a fény tovább halad. Ha egymásra merõleges a két kristály tengelye, az analizátoron nem lép ki a fény.
Ezet a megoldást használják a régebbi típusú, és hagyományos fényforrású készülékeknél.

Polár óőlia

Polarizátor (polár szűrő).
Polarizált fényt ún. polarizátorral is elõ lehet állítani. Ezeket úgy készítik, hogy üveg- vagy celluloidlapra kettõsen törõ kristályokból álló vékony réteget visznek fel. Ezek a kristályok a kettõstöréssel szétválasztott két fénysugár közül az egyiket nagymértékben elnyelik, ezért csak a másik, meghatározott síkban polarizált fénysugár halad át rajtuk. Ha két ilyen szûrõt egymásra helyezünk, és egymáson fokozatosan elforgatjuk, az átesõ fény erõssége egy maximális és egy minimális érték között változik.
IIyen polarizátort használunk a Vitalcare lámpában

A polarizált fény jelentősége

Etológiai kísérletek kimutatták, hogy - mivel az égboltról jövõ fény a szóródás miatt poláros és a polarizáció síkja a Nap helyzetétõl függ -, a rovarok ezt irány meghatározására képesek használni. A méhek tánca mindig a Nap és a polarizáció síkjának irányát figyelembe véve adja meg a nektárdús virágok lelõhelyét.
A rovarok összetett szeme a nagyobb távolságban lévõ tárgyakat már rosszul képezi le, ezért például a vízfelületet nem a fényérzékelés (fototaxis), hanem a fény polarizációja (polarotaxis) alapján találják meg. Olyan nagyobb kiterjedésû vízszintes felületet keresnek, amelyrõl horizontálisan polarizált fény verõdik vissza. Ezért fordulhat elõ, hogy a vízre kerülõ kõolajszármazékok (például a pakura), amelyek a fényt a víznél erõsebben polarizálják, végzetes csapdát jelentenek a rovaroknak. Az olajos felszínt vízfelületnek hiszik, leszállva rá a ragadós felszín foglyaivá válnak.