Différence principale - lumière polarisée vs lumière non polarisée

Selon la façon dont les champs électriques dans les ondes lumineuses oscillent, nous classons les ondes en polarisé et non polarisé léger. Les différence principale entre la lumière polarisée et non polarisée est que la lumière polarisée a des champs électriques oscillant dans une direction, tandis que la lumière non polarisée a des champs électriques oscillant dans toutes les directions.

Qu'est-ce que la lumière polarisée

La lumière est une onde électromagnétique. Il se compose d'un champ électrique et d'un champ magnétique oscillant à angle droit l'un par rapport à l'autre. L'onde elle-même se propage dans une direction perpendiculaire aux oscillations des champs électriques et magnétiques. C'est ce que montre le schéma ci-dessous: les oscillations des champs électriques et magnétiques sont représentées par des flèches noires tandis que la flèche grise indique la direction dans laquelle l'onde se déplace.

Oscillations dans une onde électromagnétique.

Dans lumière polarisée, les oscillations ont lieu dans une seule direction. Typiquement, lorsque nous considérons la direction des oscillations, nous considérons la direction d'oscillation du champ électrique (si le champ électrique oscille dans une seule direction, le champ magnétique oscille également dans une seule direction, car ils sont toujours à angle droit l'un à l'autre).

Qu'est-ce que la lumière non polarisée

La lumière du soleil, ou la lumière émise par une lampe à incandescence, sont non polarisé. Cela signifie que le les oscillations des ondes lumineuses ne sont pas toutes dans une seule direction. La lumière est donnée par ces objets à la suite de processus aléatoires se déroulant dans les atomes de ces objets. En conséquence, les ondes électromagnétiques provenant de ces objets ont des oscillations dans des directions aléatoires.

La lumière non polarisée peut être transformée en lumière polarisée en la faisant passer à travers un filtre polarisant. Les filtres polarisants sont constitués de longues chaînes de molécules organiques, disposées parallèlement les unes aux autres. Lorsque la lumière traverse un filtre de polarisation, le filtre absorbe les composantes des champs électriques de la lumière qui sont parallèles à la direction dans laquelle les molécules organiques sont disposées. Par conséquent, la lumière sortant d'un filtre de polarisation aurait son champ électrique oscillant dans une direction. En d'autres termes, la lumière qui sort serait polarisé.

Comment fonctionne un filtre polarisant: la lumière non polarisée incidente sur un filtre polarisant a des oscillations dans toutes les directions. Une fois que cette lumière a traversé le filtre, la lumière qui en sort n'a d'oscillations que dans une seule direction.

Les lunettes de soleil Polaroid utilisent des filtres polarisants. La lumière provenant des reflets des routes ou d'une surface d'eau est polarisée. Étant donné que les lunettes de soleil polaroid ont un filtre polarisant, lorsque vous regardez un éblouissement à travers ces lunettes de soleil, une partie importante de la lumière provenant de «l'éblouissement» est incapable de traverser les lunettes de soleil et d'atteindre vos yeux.

Surface d'un lac vue sans filtre polarisant (à gauche) et avec un filtre polarisant (à droite). Le filtre polarisant coupe une partie importante de l'éblouissement.

Dans un type de polarisation appelé polarisation circulaire, la direction d'oscillation de la lumière à n'importe quelle position donnée change constamment. Les lunettes 3D utilisées dans les films utilisent ce type de polarisation. Ici, l'image produite sur l'écran est composée de deux images, l'une émettant de la lumière dont le sens de polarisation change dans le sens horaire, tandis que le sens de polarisation de l'autre image change dans le sens antihoraire. Chaque face des lunettes 3D est dotée d'un filtre polarisant qui ne laisse passer qu'un seul de ces types de lumière. De cette façon, chaque œil reçoit une image distincte et le cerveau interprète ces images sous forme 3D.

La vidéo ci-dessous a une bonne description, ainsi que plusieurs démonstrations avec de la lumière polarisée.

Différence entre la lumière polarisée et non polarisée

Direction des oscillations

Dans lumière polarisée, à un instant donné, les oscillations ne peuvent avoir lieu que dans une seule direction.

Dans lumière non polarisée, les oscillations peuvent avoir lieu dans n'importe quelle direction à un moment donné.

Différence de phase entre les composants x et y

Pour lumière polarisée, les composantes x – et y – du champ électrique ont une différence de phase constante entre elles.

Dans lumière non polarisée, la différence de phase entre les composantes x – et y – du champ électrique change de façon imprévisible.

Sources

La lumière produite par des sources naturelles est toujours polarisé.

Non polarisé la lumière peut être produite lorsque la lumière non polarisée subit une réflexion, une diffusion ou traverse un matériau qui peut provoquer une polarisation.

Image de courtoisie:

« Onde électromagnétique » par l'utilisateur: LennyWikidata (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"un polariseur de grille" par Bob Mellish (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

« Réflexion du nuage supprimée à la surface de l'eau à l'aide d'un filtre polariseur » par Amithshs (Travail personnel) [Domaine public], via Wikimedia Commons