La polarizzazione e le lenti polarizzate

1. La polarizzazione e le lentipolarizzate Luca Mercatelli CNR-IstitutonazionalediOtticaApplicata

2. Un vettore • La luce è campo elettromagnetico che varia nel tempo e nello spazio • La luce è un’onda • Il campo elettrico è un vettore

3. Il vettore campo elettrico • Il vettore campo elettrico è sempre ortogonale alla direzione di propagazione dell’onda. • La direzione di polarizzazione è quella del vettore campo elettrico • Il fatto che il campo elettrico sia un vettore è fondamentale!!!!

4. Polarizzazione Direzione di polarizzazione di un fascio di luce è la direzione del campo el. Fascio non polarizzato è la sovrapposizione di onde di polarizzazione diversa, mediamente nulla. Polarizzazione lineare è polarizzazione costante (definisce un piano di polarizzazione)

5. Polarizzazionelineare Esegui tipi dipolarizzazioneapplet http://webphysics.davidson.edu/physlet_resources/dav_optics/examples/polarization.html http://www.amanogawa.com/archive/Polarization/Polarization-2.html

6. Come nasce la polarizzazionelineare • Quando le componentilungo x e y del vettore campo elettricosono in fasetraloro Eseguitre tipi dipolarizzazionevariandol’ampiezzadelle due componenti

7. Come unapallaattaccata al soffitto • Mettendo in motounapallaattaccata con un filo al soffittol’oscillazionepiù “tipica” non è quellalineare

8. Polarizzazioneellittica Eseguitre tipi dipolarizzazioneponendo lo sfasamento a 30° o a 60°

9. Polarizzazionecircolare Eseguitre tipi dipolarizzazioneponendo lo sfasamento a 90° Eseguitipi dipolarizzazione apple

10. La polarizzazionepiùcomune • Solitamente la direzionedipolarizzazione cambia continuamente in manieracasuale. • In questocasosiparladiluce non polarizzata

11. Radiazione Polarizzata La polarizzazione della radiazione elettromagnetica è una proprietà che dipende sia dal suo carattere ondulatorio sia dalla natura della sorgente che genera la radiazione. Cortesia G.Boccaccini

12. Birifrangenza La birifrangenza è la scomposizione di un raggio di luce in due raggi che avviene quando esso attraversa particolari mezzi anisotropi, a seconda della polarizzazione della luce. Per uno dei due raggi uscenti vale la legge di Snell: per questo viene chiamato ordinario; l'altro raggio, per cui essa non vale, viene chiamato straordinario. I due raggi uscenti risultano polarizzati linearmente e ortogonalmente l'uno all'altro, indipendentemente dalla polarizzazione del raggio di luce incidente. La velocità di attraversamento, quindi l’indice di rifrazione, è diversa per i due assi del materiale, quindi le due componenti del campo risultano sfasate (una arriva dopo)

13. Birifrangenza • L’indicedirifrazionedi un materialedipendedalladirezionedipolarizzazionedi un materiale • Il diversoindicedirifrazione genera unosfasamentotra due direzionidipolarizzazioniortogonali. • Accadequandoimaterialisonofattidimolecoleasimmetriche

14. Birifrangenza

15. Il polarizzatore • Ancheilcoeficentediassorbimento del materiale è diverso per lucepolarizzata in diverse direzioni • La luce con unapolarizzazionepassa, quella con polarizzazioneortogonalevienebloccata • Non la direzionedellaluce, ma la direzionedipolarizzazione

16. Il polaroid • Inventatoda Land

17. Luce chearrivasu un polarizzatore • Quando arriva luce con una certa direzione di polarizzazione, solo una certa componente passa, per questo un polarizzatore è scuro

18. Assorbimento selettivo (Polaroid) Certi materiali trasmettono solo la componente del campo elettrico lungo una certa direzione (polarizzatori) Se l’ondapolarizzata ha intensità I0, all’uscitadell’analizzatoreI = Io cos2 θ(LeggediMalus)

19. Riprendiamo la Birifrangenza: • Il caso di un materiale birifrangente ed un polarizzatore accoppiati • Lamina “lambda quarti”, sfasa lungo i due assi lento e veloce di ¼  • Se pongo l’asse lento e veloce della lamina a 45°rispetto al polarizzatore ho luce polarizzata circolarmente: polarizzatore circolare

20. Polarizzatore da macchina fotografica • E’ un polarizzatore circolare • È perciò sensibile alla luce polarizzata linearmente • Perché si usa un polarizzatore circolare? • Le riflessioni su lenti ed oggetti ottici dipendono dalla direzione di polarizzazione. Per non avere gradienti di illuminazione

21. La luce polarizzata La polarizzazione di una radiazione naturale può avvenire mediante: • Polarizzazione per riflessione • Polarizzazione per diffusione • Con diffusione o scattering si intende il fenomeno per cui la radiazione viene riemessa in direzioni diverse da quella di incidenza.Minore è la lunghezza d’onda e maggiore è la diffusione: il blu diffonde più del rosso, anche all’interno dell’occhio

22. Polarizzazione per riflessione • L’angolodi Brewster si ha quandoilraggioriflesso e ilraggiorifrattoformano un angoloretto

23. La Polarizzazione per Riflessione n i = angolo di Brewster o di polarizzazione Quando tangi = n si ha radiazione totalmente polarizzata in piani perpendicolari a quello di incidenza (A) e quindi paralleli alla superficie S. Cortesia G.Boccaccini

24. Eserciziosu Brewster Si vuoleusareunalastradivetrodiindicen=1.5 come polarizzatore. A cheangolodeveincidere la lucesulvetro per essereintegralmentepolarizzata?  = arctan1.50= 56.3° Ed a cheangolodeveincidere la lucesul mare (n=1.33) perchè la parte riflessasiaintegralmentepolarizzata? • = arctan 1.33= 53.1° • …quindi a cheora?!? (calcola con programminoAltezzaSole)

25. Il mare visto con un polarizzatore http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/polarized.html

26. Effettodi un polarizzatoresullariflessione CNR-INOA

27. Effettodi un polarizzatoresullalucediffusa

28. CNR-INOA

30. Esempidivisione con lentipolarizzate (guida e sport) CNR-INOA

31. Esempidivisione con lentipolarizzate (guida e sport) CNR-INOA

32. Esempidivisione con lentipolarizzate (guida e sport) CNR-INOA

33. Esempidivisione con lentipolarizzate (guida e sport) CNR-INOA

34. Esempidilentipolarizzate (guida) CNR-INOA

35. Esempidilentipolarizzate (guida) Drivewear video CNR-INOA