پلاریزاسیون (قطبش) نور

قطبش (Polarization) از ویژگی‌های امواج عرضی می باشد که جهت نوسان را در صفحهٔ عمود بر انتشار موج نشان می‌دهد.

می دانید که طبقه ‌بندی کانی ‌ها برپایه ‌چگونگی شکل‌ گیری آنها انجام  می شود. بر این اساس، آنها را به کانی‌ های ماگمایی، رسوبی و دگرگونی طبقه ‌بندی می ‌کنند. روش دیگر برای طبقه ‌بندی کانی ‌ها، توجه به ترکیب شیمیایی آنها می باشد. 

سلیکات‌ها: از ترکیب شدن سیلیسوم، اکسیژن و یک یا چند فلز به دست می ‌آیند. به دو دسته‌ی سیلیکات ‌های تیره (دارای آهن و منیزیم) و سیلیکات ‌های روشن (بدون آهن و منیزیم) تقسیم می‌ شود. الوین، پیروکسین، آمفیبول، میکای سیاه، تورمالین، تالک، سرپانتین و آزبست، نمونه‌ هایی از دسته ‌ی نخست، کوارتز، فلدسپات، میکای سفید و کائولینیت، نمونه ‌هایی از دسته‌ ی دوم هستند. 
عبور نور از تورمالین
تداخل و پراش با این که ماهیت موجی نور را اثبات می کنند ولی هنوز تصوری کامل از ماهیت امواج نوری به دست نمی دهند. خصوصیات جدیدی از نور با آزمایش عبور نور از بلورهایی نظیر تورمالین توضیح داده می شود.
دو تیغه مستطیل شکل و همانند از بلور تورمالین* را النتخاب می کنیم به طوری که یکی از اضلاع مربع مستطیل با امتداد مشخصی از بلور، که به محور نوری معروف است، منطبق باشد.
دو تیغه را طوری روی هم قرار می دهیم که محورهای آنها در یک امتداد قرار گیرند و از دو تیغه باریکه نور چراغ یا خومرشید را عبور می دهیم. از آنجایی که تورمالین بلور قهوه ای مایل به سبز می باشد، اثر باریکه عبوری روی پرده به صورت یک لکه قهوه ای تیره خواهد بود. حال یکی از بلورها را حول باریکه نور می چرخانیم و بلور دیگر را بی حرکت نگه می داریم (شکل1). مشاهده می کنیم که اثر باریکه ضعیف تر و ضعیف تر می شود و وقتی تیغه به اندازه 90 درجه می چرخد، محو می شود. چرخش بیشتر تیغه منجر به افزایش شدت نور می شود و وقتی تیغه به اندازه 180 درجه چرخانده شود، یعنی محورهای نوری دو تیغه دوباره موازی شوند، مقدار اولیه را به دست می آورد. هرگاه بلور تورمالین باز هم چرخانده شود، باریکه نور دوباره تضعیف می شود، و وقتی محورهای دو تیغه بر هم عمود شوند از مینیمم عبور می کند (محو می شود)، و وقتی تیغه به وضعیت اولیه خود برمی گردد ، باریکه نور به شدت اولیه خود می رسد.

(شکل 1)

به این ترتیب، وقتی تیغه به اندازه 360 درجه سانتی گراد چرخانده شود، شدت باریکه عبوری از دو تیغه دو بار ماکزیمم مقدار خود را به دست می آورد (وقتی محور دو تیغه با هم موازی اند). فرایند بدون توجه به این که کدام یک از دو تیغه و در چه جهتی می چرخد همیشه به یک روش صورت می گیرد. همچنین مهم نمی باشد که دو تیغه با هم تماس داشته باشند یا در فاصله معینی از یکدیگر قرار بگیرند (شکل 1).
لیکن، اگر یکی از تیغه ها را حذف کنیم و تیغه به جا مانده را بچرخانیم، یا دو تیغه را طوری بچرخانیم که محورهای آنها با یکدیگر زاویه ثابتی داشته باشند، هیچ گونه تغییری در شدت باریکه عبوری مشاهده نخواهد شد. بنابراین شدت باریکه عبوری فقط وقتی تغییر می کند که نور عبور کرده از یکی از تیغه ها با تیغه دیگر که محورش نسبت به محور تیغه اول تغییر می یابد، برخورد کند.

نور پلاریزه (قطبیده)
به این ترتیب، نور عبوری از تورمالین خصوصیات ویژه ای پیدا می کند. خصوصیات امواج نوری در سطح عمود بر راستای انتشار ناهمسانگرد می شود، یعنی نسبت به سطحی که از باریکه نور و محور تورمالین می گذرد متفاوت است. به همین علت، توانایی چنین نوری برای عبور از تیغه تورمالین دوم به سمتگیری محور نوری این تیغه نسبت به محور نوری تیغه دوم بستگی دارد. باریکه نور گسیلی از چراغ (یا خورشید) این نوع ناهمسانگردی از خود نشان نمی دهد زیرا سمتگیری تورمالین برای این باریکه بی اثر بود.
اگر نتایج زیر را بپذیریم، می توانیم پدیده های مشاهده شده را توضیح دهیم.

 نوسان های نوری در باریکه در راستای عمود بر امتداد انتشار نور انجام می گیرند (امواج نوری عرضی اند.)

 تورمالین فقط وقتی می تواند نوسان های نوری را عبور دهد که آنها نسبت به محورش در امتداد معینی قرار بگیرند (مثلا، موازی با آن باشند.)

 در نورگسیلی از چراغ (خورشید)، نوسان های در هر امتداد هم ارز صورت می گیرند زیرا که هیچ نوع راستای برگزیده ای وجود ندارد.

از این رو، نوری که در آن راستای نوسان های نوری هم ارز صورت پذیرند نور طبیعی نامیده می شود. نتیجه 3 توضیح می دهد که چرا نور طبیعی از تورمالین برای هر سمتگیری بلور به خوبی عبور می کند.  مطابق نتیجه 2، تورمالین نوسان های نوری راستای مشخصی را از خود عبور می دهد. در واقع، بدون توجه به سمتگیری تورمالین، نور طبیعی همواره شامل همان بخش از نوسان هایی است که راستای آنها با راستای نوسان هایی که از بلور عبور می کنند منطبق است. عبور نور طبیعی از تورمالین به انتخاب فقط آن دسته از نوسان های عوضی می انجامد که از بلور تورمالین عبور داده شده اند. به همین علت، نوری که از بلور تورمالین عبور کرده است انبوهی از نوسان هایی است که دارای راستای یکسان هستند و این با سمتگیری محور بلور تورمالین تعیین می شود. چنین نوری را پلاریزه خطی می نامیم و همین طور صفحه ای را که شامل راستای ارتعاش ها و محور عبور باریکه نور است به صفحه پلاریزاسیون (قطبش) معروف است.

انواع قطبش خطی 
 قطبش خطی افقی: اگر امتداد ارتعاش میدان الکتریکی موج، روی صفحه افقی واقع باشد، قطبش خطی را قطبش خطی افقی می نامند.
 قطبش خطی عمودی: اگر امتداد ارتعاش میدان الکتریکی موج، روی صفحه قائم قرار داشته باشد، قطبش خطی را قطبش خطی عمودی می نامند.
 قطبش خطی مایل: اگر امتداد ارتعاش میدان الکتریکی موج، روی صفحه نامشخصی قرار گرفته باشد، قطبش خطی را قطبش خطی مایل می نامند. 
روش های تبدیل نور طبیعی به نور قطبیده خطی 
استفاده از روش بازتابش 
*تورمالین تک بلوری است با ترکیب شیمیایی پیچیده

منبع:
http://saucebox.mihanblog.com

مرکز یادگیری سایت تبیان - مرجان سلیمانیان