Lavoro di fisica sulla luce

1. POLARIZZAZIONE
DELLA LUCE
5G NI COL MELONI , MATTEO CORBA, BEJKO RUKAJ
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2. 002
COSA SI INTENDE PER
POLARIZZAZIONE?
il caso in cui il campo elettrico oscilla parallelamente all'interfaccia
(cioè lungo l'asse Z) viene detto polarizzazione Trasversa Elettrica
(TE);
il caso in cui sia il campo magnetico a oscillare parallelamente
all'interfaccia viene detto polarizzazione Trasversa Magnetica .
In fisica la polarizzazione della radiazione elettromagnetica è una
caratteristica delle onde elettromagnetiche ed indica la direzione
dell'oscillazione del campo elettrico durante la propagazione dell'onda
nello spazio-tempo
L'espressione fu introdotta nel 1808 dal fisico francese Étienne-Louis
Malus, il quale riteneva che la luce fosse composta di particelle dotate
di polo nord e polo sud e che nella luce polarizzata tutti i poli fossero
orientati nella stessa direzione. Questa teoria fu abbandonata poco
tempo dopo, ma l'espressione di Malus è rimasta e si usa ancora.
Si possono individuare questi due casi limite:

3. A seconda del modo in cui i campi elettrici delle onde
luminose oscillano, classifichiamo le onde in polarizzata e
non polarizzata luce. La differenza principale tra la luce
polarizzata e quella non polarizzata è quella la luce
polarizzata ha campi elettrici che oscillano in una
direzione, mentre la luce non polarizzata ha campi
elettrici che oscillano in tutte le direzioni.
DIFFERENZA LUCE POLARIZZATA
E NON POLARIZZATA
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4. La luce del sole o la luce emessa da una lampada a filamento sono non polarizzate. Ciò
significa che le oscillazioni delle onde luminose non sono tutte in una sola direzione. La luce
è data da questi oggetti come risultato di processi casuali che avvengono negli atomi di essi.
Di conseguenza, le onde elettromagnetiche provenienti da questi oggetti hanno oscillazioni
in direzioni casuali.
La luce non polarizzata può essere trasformata in luce polarizzata facendo passare la luce
attraverso un filtro di polarizzazione. I filtri di polarizzazione sono fatti di lunghe catene di
molecole organiche, disposte in parallelo l'una all'altra. Quando la luce passa attraverso un
filtro di polarizzazione, il filtro assorbe componenti di campi elettrici nella luce che sono
paralleli alla direzione in cui sono disposte le molecole organiche. Pertanto, la luce che esce
da un filtro di polarizzazione sarebbe polarizzata.
- LUCE NON POLARIZZATA
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5. La direzione dell’oscillazione è perpendicolare alla direzione del moto dell’onda. Le onde trasversali che presentano
polarizzazione includono le onde elettromagnetiche come onde luminose e radio, onde gravitazionali e onde sonore
trasversali (onde di taglio) nei solidi.
Nella polarizzazione lineare, i campi oscillano in una sola direzione. Nella polarizzazione circolare o ellittica, i campi
ruotano a velocità costante su un piano mentre l’onda si propaga. La rotazione può avere due direzioni possibili; se i
campi ruotano nel senso della mano destra rispetto alla direzione della corsa d’onda, si chiama polarizzazione circolare
destra, mentre se i campi ruotano nel senso della mano sinistra, si chiama polarizzazione circolare sinistra.
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6. LEGGE DI MALUS
La legge di Malus afferma che l'intensità della luce
trasmessa da un filtro polarizzatore in caso di
polarizzazione incidente lineare è pari all'intensità
incidente per il coseno al quadrato dell'angolo
compreso tra la direzione di polarizzazione dell'inda
incidente e la direzione di polarizzazione del
polarizzatore:
Itrasmesso=I0 cos^2α
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7. APPLICAZIONI
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8. FILTRI POLARIZZATORI
È possibile costruire degli appositi filtri ottici per ottenere luce
polarizzata linearmente. I filtri polarizzanti sono composti da lamelle
spaziate tra loro dell'ordine della lunghezza d'onda della luce
incidente. Le lamelle impediscono o smorzano l'oscillazione del
campo elettrico lungo la direzione ad esse ortogonale selezionando
la polarizzazione ad esse parallele. Se un fascio di luce già
polarizzato linearmente attraversa un filtro polarizzante l'intensità
luminosa viene smorzata secondo la legge di Malus. L'angolo della
legge di Malus sarà quello nelle due direzioni: in entrata e in uscita.
Se α à 90 la luce viene completamente riflessa, se è di 0°
attraversa totalmente il filtro. Su questo principio si basano gli
schermi a cristalli liquidi. Per ottenere luce polarizzata
circolarmente di solito si procede trattando un fascio già polarizzato
linearmente con un dispositivo ottico adatto
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9. FOTOGRAFIA 009
Un polarizzatore è un filtro che
blocca la radiazione
elettromagnetica a seconda della
sua polarizzazione.
In fotografia la polarizzazione della luce viene
sfruttata attraverso l'utilizzo del filtro
polarizzatore, in modo tale da discriminare talune
radiazioni luminose, con il fine, ad esempio, di
eliminare riflessi da superfici riflettenti o
abbassare la luminosità di alcuni soggetti. Tipica è
l'applicazione di eliminare i riflessi da vetri posti
anteriormente al soggetto da fotografare o
contrastare, nelle riprese di paesaggi, il cielo,
rendendolo di un colore più intenso.

10. La polarizzazione della radiazione
elettromagnetica viene utilizzata per
inviare il segnale televisivo. L'utilizzo della
polarizzazione permette di utilizzare
frequenze molto vicine per canali diversi
senza il rischio che si crei interferenza tra
di essi, in quanto un apparato sintonizzato
per ricevere un'onda con una certa
polarizzazione non è in grado di ricevere
onde elettromagnetiche a frequenza simile,
ma con polarizzazione opposta. Questo
permette di ottimizzare l'utilizzo dello
spettro delle frequenze, aumentando il
numero di canali trasmissibili all'interno di
una stessa banda.
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Trasmissione televisiva

11. La polarizzazione è utilizzata per la visione 3D al cinema o in TV.
Per avere l’effetto 3D occorre inviare indipendentemente ai due
occhi le immagini riprese da una doppia telecamera. Per far ciò,
nei cinema vi sono due proiettori che inviano sullo schermo due
immagini distinte, una polarizzata +45° (ripresa dalla telecamera
di destra) e l’altra polarizzata a -45° (ripresa dalla telecamera di
sinistra). Gli spettatori indossano degli occhiali in cui la “lente” di
destra lascia passare solo le immagini polarizate “destre” e
quella di sinistra fa passare le immagini polarizzate “sinistre”. Il
cervello umano ricostruisce quindi la visione tridimensionale.
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La visione 3D

12. Per creare l'illusione di profondità, il processo dell'IMAX 3D utilizza una camera con lenti separate per rappresentare
l'occhio destro e l'occhio sinistro. Le due lenti sono separate da una distanza di 64 mm, la distanza media tra gli occhi
umani. Ciascuna lente proietta un rotolo di pellicola separato. Proiettando le due pellicole contemporaneamente, gli
spettatori riescono a vivere l'esperienza di vedere un'immagine 3D su uno schermo 2D.
Un metodo per creare l'illusione del 3D consiste nel polarizzare la luce dalle due immagini. Durante la proiezione le
immagini dell'occhio destro e dell'occhio sinistro sono polarizzate linearmente. Due immagini parallele vengono proiettate
sovrapposte sullo stesso schermo attraverso filtri polarizzatori ortogonali . Viene mantenuta la polarizzazione delle
immagini proiettate e compensata la perdita di luce. Gli occhiali per la visione 3D cosiddetti "passivi" hanno le lenti destra
e sinistra polarizzate in modo da abbinare la proiezione ad ogni occhio. Il cervello dello spettatore, sovrapponendo le due
immagini diverse viste dai due occhi, riesce a percepire l'effetto stereoscopico di profondità. Questi tipi di occhiali
vengono detti "passivi" perché funzionano senza l'utilizzo di sistemi di sincronizzazione con il proiettore. Il difetto di questi
occhiali consiste nella necessità per lo spettatore di non inclinare di lato il capo per evitare che le lenti polarizzate si
disallineino con la fonte di luce polarizzata causando per ciascun occhio la vista contemporanea e confusa di entrambe le
immagini destra e sinistra.
IMAX 3D 012

13. Anche gli schermi piatti dei televisori e dei computer sfruttano la
polarizzazione. Sul retro c’è una lampada planare che invia luce non
polarizzata. La luce passa attraverso un primo filtro polarizzatore (grande
quanto lo schermo) e poi incontra i pixel, ognuno dei quali è costituito da
una colonna di cristalli liquidi, che possono essere “a riposo” oppure, grazie
alla corrente elettrica, possono formare una sorta di colonna a spirale, che fa
ruotare la polarizzazione della luce di quel pixel. Infine, la luce passa
attraverso un secondo grande filtro polarizzatore, incrociato rispetto al
primo. Si otterrà un pixel “nero” se la polarizzazione della luce che passa
attraverso i cristalli viene lasciata intatta, un pixel “bianco” se i cristalli
ruotano di 90° la direzione di polarizzazione, cosicché la luce può
attraversare il secondo polarizzatore.
SCHERMI LCD
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14. GRAZIE PER
L'ATTENZIONE.
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