Polarizatzaile

Polarizatzaile bat edo iragazki polarizatzaile bat polarimetroen osagai bat da, argi polarizatua sortzen duena eta optikoki aktibo den likido baten bidez edo optikoki aktibo den substantzia baten disoluzio baten bidez analizatzailera bidaltzen duena. Hainbat gailu polarizatzaile daude, hala nola Nicol-en prisma edo turmalina eta iragazki polarizatzaileak, hala nola pelikula polaroidea eta abar.^[1]^[2]^[3]^[4]

Funtzionamenduaren printzipioa

Xurgapen selektiboaren bidezko polarizazio elektromagnetikoa.

Argia zeharkako erradiazio elektromagnetikoa da, hau da, eremu elektromagnetikoaren oszilazioa haren hedapenarekiko perpendikularra da. Oro har, argi-iturri konbentzionalek, hala nola Eguzkiak, eremu elektriko oszilatzaile batekin igortzen dute argia (baina beti propoagazio-norabide horrekiko edozein norabide perpendikularretan da eremuaren oszilazioa). Baina mekanismo fisiko desberdinetatik pasaraziz oszilazio-norabide bakarra utzi daiteke, eta, orduan, egoera horretan, argia polarizatu egiten da.

Orduan, argi polarizatua oszilazio-norabide bakar daduena da. Hiru argi polarizatu mota daude: lineala, zirkularra eta eliptikoa. Demagun iragazki polarizatzailea sareta bat dela, eta, haren bidez, planoan oszilatzen duen argia soilik pasatzen dela bektore normalarekiko paraleloan, saretaren azalerarekiko. Polarizatzailearen beste aldean igorritako argia argi polarizatua da. Berez, iragazki polarizatzaile komertziala ahalik eta gehien tenkatutako polimero-kate bat da, halako moldez non molekulek argi-osagai polarizatu bat bortizki xurgatzen duten sareta gisa jokatzen baitute, eta beste osagaiarekiko oso gardena baita, Malusen Legeak deskribatzen duen moduan.

Malusen legea eta beste propietate batzuk

Malusen legea, non θ ₁ – θ0 = θ _eta .

Malusen legearen froga. Argi bakar bat ere ezin da igaro iragazki polarizatzaile gurutzatu pare batetik, baina haien artean beste iragazki bat sartzen denean, ardatz hori ez da biekiko paraleloa, argi pixka bat pasa daiteke.

Malusen legeak, Ebienne-Louis Malus asmatua, zera dio argi polarizatuzko sorta batean polarizatzaile perfektu bat jartzen denean, argiaren I irradiantzia gertatzen da, honen bidez

I=I_{0}\cos ^{2}\theta _{i},

non $I_{0}$ baita hasierako intentsitatea eta $\theta _{i}$ argiaren hasierako polarizazio-norabidearen eta polarizatzailearen ardatzaren arteko angelua baita.

Pentsa daiteke polarizatu gabeko argi sorta batek polarizazio linealen nahasketa uniforme bat duela angelu posible guztietan. $\cos ^{2}\theta$ terminoaren batez besteko balioa 1/2 denez, transmisio-koefizientea hau bihurtzen da:

{\frac {I}{I_{0}}}={\frac {1}{2}}.

Praktikan, argi pixka bat galtzen da polarizatzailean, eta benetako transmisioa pixka bat txikiagoa izango da, %38 inguru Polaroid motako polarizatzaileetan, baina askoz handiagoa (> % 49,9) prisma birrefringente mota batzuetan.

Bi polarizatzaile bata bestearen atzetik jartzen badira (bigarren polarizatzaileari, eskuarki, analizatzaile deritzo), polarizazio-ardatzen arteko angeluak Malusen legean ematen du θ-ren balioa. Biak ortogonalak badira, polarizatzaileak gurutzatu egiten dira, eta teorian ez da argirik transmitituko, nahiz eta praktikan ez den polarizatzailerik perfektua, eta transmisioa ez da guztiz nulua (adibidez, Polaroid orri gurutzatuak urdin samar agertzen dira, iraungitze-erlazioa dela eta, hobea da gorriz). Polarizatzaile gurutzatuen artean objektu garden bat jartzen bada, laginaren edozein polarizazio-efektu (birrefringència, adibidez) transmisioaren handitze gisa agertuko da. Efektu hori polarimetrian erabiltzen da lagin baten jarduera optikoa neurtzeko.

Polarizatzaile errealak ere ez dira polarizazio ortogonalaren blokeatzaile perfektuak beren polarizazio-ardatzeraino; nahi ez den osagaiaren transmisioak lortu nahi den osagaiari itzaltze-erlazio deritzo, eta 1:500 ingurukoa da Polaroiden kasuan, eta 1:10 ⁶ ingurukoa Glan–Taylor prismen polarizatzaileen kasuan.

X izpietan, Malusen legea (erlatibismoa):

I=I_{0}{\frac {f}{f}}_{0}\left[1+{\frac {\lambda (f_{0}-f)}{2c}}\right]\cos ^{2}\theta _{i}

non $f_{0}$ polarizatzailearen gainera erortzen den erradiazio polarizatuaren maiztasuna den, $f$ polarizatzailetik pasatzen daerradiazioaren maiztasuna, $\lambda$ elektroiaren Compton uhinaren luzera, eta $c$ argiaren abiadura hutsean.

Aplikazioak

Argazkigintzan

Iragazki polarizatzailearen efektua eskuineko argazkian

Argazki-iragazki polarizatzaile bat iragazki bat da, kristal polarizatzaile batez osatua, eta biraraziz gero nahi den efektua lortu daiteke.

Bere formagatik, argazkian bi iragazki polarizatzaile mota daude: linealak eta zirkularrak. Linealak zaharkituta geratu ziren, horiekin kameren enfokatze automatikoa (autofokoak) ez baitu funtzionatzen. Horregatik sortu ziren ganbera modernoen autofokatzea ahalbidetzen duten polarizatzaile zirkularrak. Zirkularrak iragazki berdinak dira, baina armazoi zirkular batean muntatuta (hortik datorkio izena), beharrezkoa denean birbideratzeko aukera ematen duena.

Ez dira nahasi behar iragazki zirkular polarizatzaileak eta polarizatzaile zirkularrak; azken horiei esker, argi zirkularra edo eliptikoki zirkularra lor daiteke.^[5] Polarizatzaile horiek kuartzoa bezalako kristalez egiten dira, baina ez dira oso ezagunak argazkigintzan.

Efektuak

Gainazal ez-metalikoetan, hala nola uretan edo kristalean, nahi ez diren erreflexuak ezabatzen ditu, eta horien atzean dagoena ikusten uzten du. Plastikoa eta zura bezalako gainazaletan ere eraginkorra da. Polarizazioaren eragina objektiboak argi-iturriarekiko duen angeluaren araberakoa da, eta eraztunari sakatu aurretik aurreikus daiteke.
Belarraren eta hostoen kolorea hobetzen du, zeruko isla urdinak iragazten baitira.
Iragazki polarizatu batekin, zerutik lainorik gabeko argi-kantitate handia ezabatzen da, eta tonu ilunagoa hartzen duen zeruko morea areagotzen da. Hodei zuriak zeruko urdinean nabarmentzen dira. Efektu horrek intentsitate berezia hartzen du, eguzkiarekiko 90°-ko angeluarekin; beste angelu batzuetan, efektua txikiagoa edo nulua da.
Ez da praktikoa ostadar bati argazkia ateratzeko, haren koloreak iragazki polarizatzailearen bidez desagertzen baitira.

Iragazki polarizatzailerik gabe	Iragazki polarizatzailearekin

Beste aplikazio batzuk

Iragazki polarizatzaileak tresna zientifikoetan erabiltzen dira, hala nola mikroskopioetan, egiturak nabarmentzeko.
Argi polarizatuaren angeluaren araberako kolorea eta tonua aldatzen dituzten beira-koloreak egin daitezke.
Polarimetroetan bi kristal polarizatzaile erabiltzen dira jarduera optikoa substantzia organikoetan neurtzeko. Sakarimetroak azukre-kontzentrazioak neurtzen ditu.
Kristal likidozko pantailek (LCD) iragazki polarizatzailea behar dute.
3D-ko betaurrekoetan, 3 dimentsioko filmak ikusteko.