الاستقطاب

الاستقطاب

الاستقطاب من أهم خصائص الموجات الكهرطيسية لأنها موجة مستعرضة. والجدير بالذكر أن الموجات الطولية لا يحدث لها

استقطاب كما هو الحال في الموجات الصوتية.

معنى الاستقطاب

ولتوضيح معنى الاستقطاب الذي يمثل موجة عرضية تنتشر في حبل يهتز. وهذه الموجة عرضية لأنها تنتشر على طول الحبل

الذي يهتز في اتجاه عمودى على اتجاه انتشار الموجة.

المستقطب في هيئة شبكة مصبّعة يسمح بنفاذ الموجة المهتزة عرضيا

في نفس اتجاه فتحات الشبكة ويمنع الأشعة الأخرى المهتزة في اتجاهات أخرى.

نلاحظ في الشكل أنه إذا كان اهتزاز الموجة يحدث في اتجاه الفتحة فإن الموجة ستنفذ خلال الفتحة وفي هذه الحالة تسمى موجة

مستقطبة خطيا linearly polarized wave أي أن الموجة تمر في الفتحة إذا كان اتجاه استقطابها موازيا لاتجاه الفتحة أما

عندما تكون الفتحة متعامدة مع اتجاه استقطاب الموجة فإن الموجة لا تمر. ويسمى الاتجاه الذي يحدث فيه اهتزاز الموجة

المستقطبة خطيا باتجاه الاستقطاب polarization axis وإذا اعتبرنا الموجة الكهرومغناطيسية سنجد أن الموجة تنتشر في

اتجاه محور السينات مثلا أو المحور x ويتذبذب المجال الكهربى في اتجاه محور الصادات أو المحور y بينما يتذبذب المجال

المغناطيسى في اتجاه المحور ع أو.المحورz

هذه الموجة مستقطبة خطيا ويؤخذ اتجاه المجال الكهربى على أنه اتجاه الاستقطاب أو محور الاستقطاب. وعادة لا يذكر المجال

المغناطيسى للسهولة ولأنه دائما عمودى على المجال الكهربى. أما الموجات الكهرومغناطيسية التي تنبعث من مصدر ضوئي

عادى كفتيل المصباح الكهربى مثلا فإنها تكون غير مستقطبة unpolarized وفي هذه الحالة يتذبذب المجال الكهربى للضوء

الغير مستقطب في جميع الاتجاهات مع كونه متعامدا مع اتجاه انتشار الضوء. وفي حالة الضوء الغير مستقطب يمكن تحليل

المجال الكهربى إلى مركبتين في اتجاهين متعامدين كلاهما متعامد مع اتجاه انتشار الموجة وللاستقطاب أنواع منها: الاستقطاب

بالانعكاس: إن أبسط الطرائق المتبعة لتوليد ضوء مستقطب استقطاباً مستقيماً هي طريقة الانعكاس الزجاجي (الانعكاس عن

السطح الفاصل بين وسطين عازلين كالهواء والزجاج مثلاً). ويمكن إيضاح هذا الاستقطاب بإسقاط ضوء طبيعي وحيد اللون على

السطح المستوي للوح زجاجي (مرآة مستوية) إن الضوء الطبيعي، كما سبق ذكره، يُعدّ مؤلفاً من اهتزازتين عرضانيتين

متعامدتين وغير مترابطتين وبذلك يصبح الضوء المنعكس مستقطباً استقطاباً مستقيماً، ويوصف اللوح الزجاجي في هذه الحالة

بأنه مقطِّب الاستقطاب بالانكسار المضاعف: تقسم الاوساط الفيزيائية إلى قسمين : متماثل المناحي isotropic: كالغازات

والسوائل مختلف المناحي anisotropic:كبلورة الكلسيت وتتصف الأوساط متباينة المناحي بأنه يحدث فيها انكسار مضاعف

(مزدوج). فإذا وضعت صفيحة من الكلسيت على رقعة من الورق الأبيض رُسمت عليها نقطة. فإنه يُرى لهذه النقطة صورتان

(خيالان) حين يُنظر إليها ناظمياً. وحين تُدار الصفيحة في مستويها تظل إحدى الصورتين ثابتة في حين تدور الصورة الأخرى

حولها. وتوصف البلورة بأنها أحادية المحور إذا كان لها محور ضوئي واحد، وتوصف بأنها ثنائية المحور إذا كانت ذات محورين

ضوئيين. أنواع الستقطاب المضاعف: النكسار المضاعف (الطارئ-الميكانيكي-الكهربائي-المغناطيسي) استقطاب الضوء بالتبعثر:

عندما تسقط حزمة من ضوء طبيعي على جزيئات أو جسيمات أبعادها من مرتبة طول موجة الضوء λ يتبعثر (يتشتت) الضوء في

كل المناحي ويلاحظ أن الضوء المبعثر في اتجاه ما يكون مستقطباً استقطاباً جزئياً بوجه عام، ولكنه يكون مستقطباً استقطاباً تاماً

إذا كان مبعثراً في منحىً عمودي على منحى انتشار الحزمة الأصلية. ويمكن تفسير استقطاب الضوء المبعثر بفعل الجسيمات

الدقيقة بالقول: إن هذه الجسيمات تحتوي على إلكترونات تهتز اهتزازاً قسرياً بتأثير الضوء الساقط عليها فيكون منحى اهتزازها

كمنحى الاهتزازة الضوئية الواردة، وتصبح هذه الجسيمات منابع ضوئية ينتشر منها الضوء في كل الاتجاهات. أنماط الضوء

المستقطب : الضوء المستقطب استقطابا مستقيما الضوء المستقطب استقطابا دائريا الضوء المستقطب استقطاب اهليليجيا.

المستقطب Polarizer - البـولارويد Polaroid

يمكن الحصول على ضوء مستقطب من الضوء الغير مستقطب بالاستعانة بعدسات مخصوصة تسمى مرشح استقطابي

polarizer ومن المواد المستخدمة تجاريا تلك التي تندرج تحت اسم بولاريود. مثل هذه المواد تسمح لمركبة الضوء (أي مركبة

المجال الكهربى) التي تتذبذب في اتجاه معين بالمرور خلالها بينما تمتص مركبة المجال المتعامد مع هذا الاتجاه .


و يسمى الاتجاه الذي تسمح فيه العدسة بمرور المجال (أو الضوء) محور النفاذية Transmission axis أو محور الاستقطاب

للمادة. ومهما كان اتجاه محور النفاذية فإنه عند سقوط الضوء غير المستقطب (الضوء العادي) على هذه المادة

فإن شدة الضوء المار من خلالها تكون نصف شدة الضوء الساقط ،والسبب في ذلك هو أن الضوء العادي غير المستقطب ويحتوى

على مجال كهربى يتذبذب في جميع الاتجاهات العرضية عموديا على اتجاه انتشار شعاع الضوء وبنفس الشدة. ويمكن تحليل

المجال الكهربى إلى مركبتين إحداهما في اتجاه محور النفاذية والأخرى في الاتجاه العمودى وتكون المركبتان متساويتان في

الشدة. ولما كانت المركبة الموازية لمحور النفاذية هي التي تمر فإن الضوء النافذ ستكون شدته نصف شدة الضوء الساقط.