الاستقطاب
الاستقطاب هو عملية جمع وحصر الاهتزازات الخاصة بالموجات الكهرومغناطيسية والضوئية في اتجاه واحد، حيث يمكن أن يكون هذا الاتجاه إما عموديًا أو أفقيًا. وتعتبر خاصية الاستقطاب مرتبطة بالموجات المستعرضة فقط، مما يجعلها واحدة من الصفات الأساسية للموجات الكهرومغناطيسية. على العكس، فإن الموجات الطولية، مثل الموجات الصوتية، لا تخضع لعملية الاستقطاب مطلقًا.
تحدث عملية الاستقطاب للموجات عندما تنتشر في مجال كهربائي معين بزاوية عمودية، إما من الأعلى إلى الأسفل أو العكس، داخل نطاق مغناطيسي. تتأرجح هذه الموجات بناءً على نمط انتشار الموجة الكهرومغناطيسية، ويمكن تصنيف الضوء كأحد أنواع الموجات الكهرومغناطيسية. يمكن أن يحدث الاستقطاب أيضًا في المواد التي تتميز بخصائص بلورية.
إذا كانت محاور الاستقطاب للأجهزة المخصصة متوازية، فإن الضوء سيمر من المحور الأول. بينما إذا كانت المحاور متعامدة، فإن ذلك سيؤدي إلى منع نفاذ الضوء.
طرق الاستقطاب
- الاستقطاب بالانعكاس: تُعتبر هذه الطريقة من الطرق الأكثر بساطة المستخدمة لاستقطاب الضوء وتوليده بشكل خطي. يحدث الاستقطاب وفقًا للكيفية التي ينعكس بها الضوء عن سطح زجاجي، حيث يتم الانعكاس عند السطح الذي يفصل بين مادتين عازلتين مع وجود اختلاف في معامل الانكسار بينهما.
- الاستقطاب بالانكسار المضاعف: يمكن تصنيف الأوساط الفيزيائية إلى:
- مواد موحدة الخواص، حيث يتوزع الجزيئات بشكل متساوٍ، مثل الغازات والسوائل.
- مواد متباينة الخواص، حيث يختلف توزيع الجزيئات، مع وجود اختلاف في قوى الشد والترابط، مثل بلورة الكالسيت.
- استقطاب الضوء بالتبعثر.
أنماط الضوء المستقطب
- استقطاب الضوء بالاستقامة.
- استقطاب الضوء دائرياً.
- استقطاب الضوء إهليليجياً.
دوران مستوى الاستقطاب
- الانكسار المضاعف الطارئ: قد تتغير الخصائص التي تتمتع بها الأوساط الشفافة من كونها متماثلة إلى مختلفة. يصبح معامل انكسارها مضاعفًا نتيجة تأثير قوى خارجية مثل الضغط أو الشد. كما أن الحقول الكهربائية والمغناطيسية تؤثر على هذه الخصائص، تبقى الأوساط محافظة على خصائصها المكتسبة طالما أن القوى الخارجية موجودة، ولكنها تفقد هذه الخصائص عند زوال المؤثر.
- الانكسار المضاعف الكهربائي، حيث يتضاعف معامل الانكسار للسوائل عند تعرضها لحقل كهربائي، وإذا توافق المحور الضوئي للمادة مع اتجاهات الحقل الكهربائي، فإنها تكتسب خصائص البلورة الأحادية الموجبة. وبالتالي، فإن شدة الانكسار المضاعف الطارئ تكون متناسبة مع مربع شدة الحقل الكهربائي.
- الانكسار المضاعف المغناطيسي، حيث يكون الحقل المغناطيسي هو المؤثر الرئيسي، ويجب أن يكون شديدًا. عند وضع سائل ما في هذا الحقل، فإنه يكتسب خصائص البلورة أحادية المحور، وبهذا يحدث توافق بين محور السائل الضوئي والحقل المغناطيسي، مما يؤثر على العلاقة بين مربع شدة الحقل والانكسار المضاعف الطارئ.
- الانكسار المضاعف الميكانيكي.