Figur 2.38 i boken visar vad som händer när man korsar två
polarisationsfilter. Ni har fått en bit
Polarisationsfilter släpper igenom den komponenten av det elektriska fältet som är parallel med filtrets polarisationsriktning. Ljusets intensitet är proportionell mot kvadratet av det elektriska fälets amplitud. Det leder till Malus lag: I = I0 cos²θ. Kolla att det stämmer med dina observationer för θ=0, θ=90° och θ=180°.
Klipp nu en smal remsa av en av bitarna och lägg det under 45° mellan korsade polarisatorer. Kan du räkna ut hur stor del av ljuset transmitteras genom dessa tre polarisationsfilter?
Låt ljus (från en ficklampa eller dylikt) falla in från sidan i ett kärl (t ex ett glas) med lätt grumligt vatten (några droppar mjölk, lite Completa-pulver, Dettol, Vademecum munvatten). Man ska kunna se ett sken av strålan när man tittar uppifrån.
Förklarningen beror på att "mjölkmolekylernas" elektroner oscillarar parallellt med de elektriska fältet från ljuskällan. Om det är vertikalt polariserat, rör elektronerna sig vertikalt. Dessa små "antenner" sänder då också ut strålning med samma frekvens som de oscillerar med. Men eftersom ljuset är en transversell vågrörelse, sänds ljuset bara åt sidan och i strålans rikning, inte uppåt.
Man kan även se att ljuset från en blå himmel är polariserat. Titta genom ett polarisationsfilter mot en bit av himmeln 90° från solen, och vrid filtret runt. Vissa insekter använder himmelns polarisation, men även människan kan se Haidingers figur.
Det finns en teori att vikingarna använda himmelns polarisation för att navigera. De hade inga polaroidfilter, men de kan ha använt halvädelstenar som kordierit för att se polarisationen. Länkar: på engelska.
 |
Av liknande skäl strålar ett transparant ämne ingen reflekterad våg
när den transmitterade brytna vågen står vinkelrätt på reflektionsvinkeln
om den infallande strålens polarisation ligger i planet med ytans normal.
Infallsvinkeln där detta sker kallas Brewstervinkeln. Om det infallande
ljuset är opalariserad, är vid denna vinkel
den reflekterade strålen då helt polariserad parallelt med ytan. |
Bestäm Brewsters vinkel och brytningsindex av olika material. Materialet behöver inte vara transparant: metoden fungerar även för polerad sten. Redogör tydligt för din experimentella uppställning.
Även bort från Brewsters vinkel är reflektiviteten mycket högre för ljus polariserad parallellt med ytan. Det ger glare, som man kan bli av med med Polaroid solglasögon. Se även Fig. 2.43 i boken.
Många organiska molekyler har kolatomer med fyra olika grupper. Sådana molekyler kan förekomma i varianter som inte är identiska, men de är varandras spegelbilder. I levande organismer förekommer ofta bara en av spegelbilderna. Sådana ämnen är optiskt aktiva, och de vrider polarisationsplanet av linjärt polariserat ljus. I USA kan man enklast få tag i Karo corn syrup, här kan man änvända lösningar av socker (sukros), dextros eller fruktos. Man kan även redan se optisk rotation i ett glas öl, läsk, äppeljuice, osv. Berätta dina observationer, och definiera tydligt vad du kallar höger- eller vänstervridande lösningar.
Figur 2.39 visar kalcit, ett ämne med två olika brytningsindex beroende på vilken orientation det oscillerande elektriska fältet har. Även den klara plastbiten som ni fick är dubbelbrytande: brytningsindex är annorlunda för polarisation parallellt med den ena raka kanten än på den andre vinkelrätt därpå. Det betyder också att våglängderna i biten är annorlunda för dessa polarisationsriktningarna. Plastbitens tjocklek är så att skillnaden blir en halv våglängd (för grönt ljus), en såkallad λ/2-platta. Lägg den mellan polarisatorerna och se att den vrider polarisationsplanet genom 2θ, där θ är vinkeln mellan polarisator och halvvågplattans optiska axel.
Kvarts-lambda plattor ger cirkulär polarisation, men jag ska inte vidare gå in på det. Men dobbelbrytning kan uppstå genom spänningar i material. Läg t ex en gradskiva mellan korsade polarisatorer. Du ser en bild som i figur 2.40. Och genom att utöva lite krafter på gradskivan kan du se att mönstret ändrar sig.
Räknedosans LCD-display är linjär polariserad. Laserpekare är det också. Och regnbågen.