Polarizörler: Revizyonlar arasındaki fark

''Bu makale Wikipedia.org'da bulunan 'Polarizer' adlı makalenin çevirisidir.''

 

'''Polarizörler''' belirli bir polarizasyondaki ışığı geçirip diğer polarizasyondaki dalgaları bloke eden [[optik]] filtrelerdir. Tanımlı olmayan veya karışık bir polarizasyona sahip bir ışık demetini iyi tanımlanmış polarizasyondaki bir demete dönüştürür. Yaygın polarizör çeşitleri lineer(doğrusal) polarizörler ve dairesel polarizörlerdir. Polarizörler birçok optik teknik ve alette kullanılır, polarize filtreler de fotoğrafçılıkta ve sıvı kristal ekranlarda uygulama sağlar. Polarizörler aynı zamanda ışıktan başka elektromanyetik dalgalar, örneğin radyo dalgaları, mikrodalgalar, X-ışınları için de yapılabilir.

 

=== Soğurucu polarizörler ===

 

En basit lineer polarizör tel-kafes polarizörüdür, gelen ışına dik olarak konumlanmış bir düzleme yerleştirilen düzenli sıralanmış ince paralel metal tellerden oluşur. Tellere paralel elektrik alanı bileşenine sahip olan [[elektromanyetik dalga]]lar, tel boyunca elektronların hareketini başlatır. Elektronlar bu yönde serbest hareket edebildikleri için polarizör ışığı yansıtırken metal bir yüzey gibi davranır; dalga gelen ışın yönünde geri yansıtılır(küçük bir miktarda enerji de telin ısınmasında kaybedilir).

 

 

Pratikte, teller arası uzaklık ışıma dalga boyundan daha az olmalıdır ve tel genişliği bu uzaklığa göre çok küçük olmalıdır. Bu da tel-kafes polarizörlerinin genellikle sadece mikrodalgalar ile uzak ve orta kızılötesi ışınlar için kullanıldığı anlamına gelir. İleri taşbaskı teknikleri kullanılarak görünür ışığı polarize eden çok dar aralıklı metal kafesler üretilebilir. Polarizasyon derecesi dalgaboyuna ve gelen ışının açısına çok az bağlı olduğundan, projeksiyon gibi genişbant uygulamalarında kullanılabilirler.

==== Yansıma ile polarizasyon ====

 

Işık iki saydam malzeme arasında belli bir açıda yansıdığı zaman, gelen ışığın düzleminde polarize olan ışık ile düzleme dik polarize olan ışık için yansıma özellikleri farklıdır. Düzleme paralel polarize olan ışık ''p''-polarizasyonunda, düzleme dik olan ise ''s''-polarizasyonundadır. [[Brewster açısı]] olarak biline özel bir açıda, ''p''-polarizasyonundaki hiçbir ışık yansımaz, böylece tüm yansıyan ışık gelen ışın düzlemine dik elektrik alana sahip ve ''s''-polarizasyonunda olmak zorundadır.

 

İzlanda kristali(Nicol prism), kalsit kristalinin ayrılıp tekrar Kanada balsamıyla birleştirilmesiyle oluşan bir erken dönem çiftkırılım polarizör tipidir. Kristal, ''o''- ve ''e''- ışınları ortogonal lineer polarizasyonda olacak şekilde kesilmiştir. Balsam arayüzünde o-ışınının tamamen iç yansıması gerçekleşir, çünkü kalsitte balsamdan daha yüksek kırıcılıkla karşılaşır ve ışın kristalin yan tarafına doğru bükülür. Kalsit içinde daha küçük bir kırıcılık gören e-ışını, arayüz boyunca bükülme olmadan iletilir. İzlanda kristali yüksek saflıkta bir polarizasyon ortaya koyar ve mikroskopi alanında kapsamlı olarak kullanılırdı, yine de modern kullanımda yerini Glan-Thompson prizması, Glan-Faucault prizması ve Glan-Taylor prizması gibi alternatiflere bırakmıştır. Bu prizmalar gerçek ışın-saçıcı polarizörler değildir çünkü sadece iletilen ışın tamamen polarize olur.

 

Wollaston prizması ortogonal eksenlere sahip iki adet üçgen kalsit prizmasının yapıştırılması ile oluşan diğer bir çiftkırılım polarizörüdür. İç arayüzde polarize olmamış bir ışın, prizmayı 15-45 derecelik bir sapma açısıyla terkeden iki lineer polarizasyonlu ışına ayrılır.

 

=== Malus yasası ve diğer özellikler ===

Adını Etienne-Louis Malus’dan alan Malus yasası, mükemmel bir polarizör polarize olmuş bir ışık ışınına yerleştirildiği zaman, içeriden geçen ışık yoğunluğunun (I) aşağıdaki gibi olduğunu söyler:

 

=== Dairesel polarize ışığın oluşturulması ===

 

 

Dairesel polarize ışık yaratmak için birçok yöntem vardır, bunlardan en ucuz ve en yaygını lineer bir polarizörün arkasına çeyrek-dalga tabakası yerleştirmek ve polarize olmayan ışığı polarizöre yöneltmektir. Lineer polarizörü terk eden ışık çeyrek-dalga tabakası tarafından dairesel polarize ışığa dönüştürülür.

Lineer polarizörden polarize olmamış ışık geçerken, sadece pozitif 45 derecede elektrik alana sahip olan ışık lineer polarizörü terkeder ve çeyrek-dalga levhasına girer. Resimde polarize olmayan üç dalgaboyu lineer polarizörün öbür tarafında lineer polarize olmuş üç dalgaboyuna dönüşüyor.

 

Şekilde sağda lineer polarize ışiığın elektrik alanı çeyrek-dalga levhasına girmeden hemen önce görülüyor. Kırmızı çizgi ve ilgili alan vektörleri elektrik alanın büyüklüğü ve yönünün ilerleme doğrultusu boyunca nasıl değiştiğini gösteriyor. Bu düzlemsel elektromanyetik dalga için her vektör, ilerleme yönüne dik olan tüm düzlem için elektrik alanın büyüklüğü ve yönünü temsil ediyor. Şekillerde ışık ve diğer tüm elektromanyetik dalgaların sahip olduğu, elektrik alanla aynı fazda ve ona dik olan bir manyetik alan gösteriliyor.

 

Çeyrek-dalga levhası bir çiftkırılım malzemesinden yapıldığı için, ışık bu levhada elektrik alanının yönüne bağlı olarak farklı hızlarda ilerler. Bunun anlamı yavaş eksen hizasındaki yatay bileşenin hızlı dikey eksen hizasındaki bileşene göre daha yavaş ilerleyeceğidir. Başlangıçta iki bileşen aynı fazdadır, fakat, dalga levhasından geçerken yatay bileşen dikey bileşenden geride kalır. Dalga levhasının kalınlığını ayarlayarak ışık levhadan çıkarken yatay bileşenin ne kadar geride kalacağı kontrol edilebilir ve yeniden aynı hızda ilerlemeye devam ederler. Işık çeyrek-dalga levhasını terkettiğinde, sağdaki yatay bileşen dikey bileşenin tam olarak bir dalgaboyunun çeyreği kadar gerisinde kalacaktır, bu da ışığı sol-el dairesel polarize yapar.

 

Şeklin sağ üst kısmında levhayı terkeden dairesel polarize ışık, ve hemen altında karşılaştırma amacıyla levhaya giren lineer polarize ışık görülüyor. Üst resimde dalga düzlemsel olduğundan eksenden spirale doğru olan vektörler, ilerleyiş yönüne dik tüm düzlem için elektrik alanın büyüklüğünü ve yönünü göstermektedir. Tüm elektrik alan vektörlerinin büyüklüğü aynıdır, bu da elektrik alan gücünün değişmediğini gösterir. Elektrik alan yönü sürekli döner.

 

Mavi ve yeşil çizgiler spiralin dikey ve yatay eksenlere izdüşümüsür ve elektrik alanın bu iki düzlemdeki değişimini gösterir. Sağ taraftaki yatay bileşenin dikey bileşenden bir çeyrek dalgaboyu geride olduğuna dikkat edin. Elektrik alanın rotasyonel doğasını sağlayan işte bu çeyrek dalgaboyu büyüklüğündeki faz kaymasıdır. Bir bileşen maksimumda iken diğeri her zaman sıfırdır. İki bileşenin maksimumlarını gösteren spiral vektörlerinin olma sebebi budur.

 

Gösterilen örnekte fizikçilerin kullandığı el kuralını kullanarak ışığın sol-el/saat yönü tersine dairesel polarize olduğunu anlayabiliriz. İlerleme yönünün tersini sol elin başparmağı olarak alırsak, dalga belli bir noktadan geçerken diğer parmaklar elektrik alanın rotasyon yönüne doğru kıvrıldığından animasyon sola devirlidir. Spiral de aynı zamanda uzayda sola devirli bir spiral oluşturur. Benzer şekilde bu ışık saat yönü tersine doğru dairesel polarize olarak kabul edilir çünkü sabit bir gözlemci ilerleme yönünün tersine doğru bakıyorsa dalga gelirken [[elektrik alanı]]nın saat yönünün tersine doğru rotasyon yaptığını görür.<ref name=handedness>Refer to well referenced section in Circular Polarization article for a discussion of handedness. [[Circular Polarization#Left/Right|Left/Right Handedness]]</ref>

 

Dairesel polarizörler aynı zamanda sağ rotasyonlu veya sol rotasyonlu dairesel polarize ışığın seçici olarak soğurulmasında veya geçirilmesinde kullanılabilir. Stereoskopik sinemalarda kullanılan 3D gözlükler tarafından yapılan da budur. İki polarizasyondan birini oluşturan bir polarizör ışık diğer yönde gönderildiği zaman aynı polarizasyonu geçirir. Zıt olan polarizasyonu ise engeller.

 

Yukarıdaki örnek önceki benzer örnekle sol rotasyonlu dairesel polarize ışığın polarizöre ters yönden yaklaşması ve lineer polarize ışığın polarizörden sağa doğru çıkması dışında aynıdır.

 

Dikkat edilmesi gereken bir nokta çeyrek-dalga levhasının her zaman dairesel polarize ışığı lineer polarize ışığa çevirdiğidir. Çeyrek-dalga levhasındaki hızlı ve yavaş eksenlerin konumlanması ve dairesel polarize ışığın rotasyon yönü tarafından belirlenen tek şey lineer polarize ışığın polarizasyon açısıdır. Örnekte polarizöre giren sol rotasyonlu dairesel polarize ışık, polarizasyon yönü lineer polarizörün geçiş ekseninde olan lineer polarize ışığa dönüşüyor ve geçebiliyor. Tam aksine, sağ rotasyonlu dairesel polarize ışık polarizasyon yönü soğurma ekseninde olan lineer polarize ışığa dönüşürdü, ki soğurma ekseni geçiş eksenine diktir bu yüzden ışık engellenirdi.

 

Bu işlemi anlamak için sağdaki örneğe bakınız. Tamamen önceki örnekle aynı fakat bu kez dairesel polarize ışık bu kez polarizöre soldan yaklaşıyor. Şekilden de gözlemleneceği gibi soldaki yatay bileşen dikey bileşenden öndedir ve yatay bileşen bir çeyrek dalga boyu kadar gecikirse aşağıda gösterilen lineer polarize ışığa çevrilir ve polarizörden geçiş yapabilir.

 

=== Homojen dairesel polarizör ===

 

Homojen dairesel polarizör belli rotasyondaki dairesel polarizasyonu değiştirmeden geçirir ve diğerini bloke eder. Bu, lineer polarizörün belli açıdaki lineer polarize ışığı değişmeden tamamen geçirip ona dik olan tüm polarizasyonları engellemesine benzer.