Redigerer Elektromagnetisk polarisasjon (avsnitt)

==Anvendelser==

Polarisasjon ble oppdaget ved [[dobbeltbrytning]] av lys i [[kalsitt]]krystaller. Upolarisert lys blir her spaltet opp i to lysstråler som er planpolariserte vinkelrett på hverandre. Ved å fjerne eller lede bort den ene strålen, står man igjen med en stråle som er lineært polarisert i en bestemt retning. En slikt apparat eller innretning omtales i dag som en [[polarisator]]. Den mest utbredte av disse var tidlig [[Nicol-prisme]]t som består av to slike krystaller satt sammen på en slik måte at den ene strålen blir ledet bort ved [[totalrefleksjon]]. Siden har det kommet mange, lignende polarisatorer basert på dobbeltbrytende krystaller eller reflekterende speil. De har alle  en «polariseringsakse» som angir i hvilken retning polarisert lys slippes lettest igjennom. Når det er polarisert 90&deg; i forhold til denne aksen, blir lyset stoppet.<ref name = JW/>

[[Fil:Animation polariseur.gif|left|220px|thumb|Animasjon av et polariseringsfilter som dreies i polarisert lys.]]
Istedenfor å lede bort den ene, polariserte strålen med en dobbeltbrytende krystall, kan man også benytte et material med [[dikroisme]]. Det vil absorbere den uønskede strålen slik at bare lys som er polarisert i en bestemt retning, slipper igjennom. Fordelen med polarisatorer av et slikt materiale, er at det ofte er lettere å fremstille enn krystaller og kan lages syntetisk. Det mest kjente materiale av denne sorten er ''polaroid'' som dannet grunnlaget for [[Polaroid|Polaroid Corporation]] da dette firma ble grunnlagt i 1937. Det benyttes blant annet i solbriller for å fjerne sjenerende lys som er reflektert fra vann eller metallflater og derfor er planpolarisert vanligvis i en horisontal retning.<ref name = Vistnes> A.I. Vistnes, ''Physics of Oscillations and Waves'', Springer International (2018). ISBN 978-33-1972-3136. </ref>

Når upolarisert lys går gjennom et slikt polarisasjonsfilter, reduseres intensiteten med 50%. Det kan da beskrives som bestående av to deler hvor den ene halvdelen er polarisert langs filterets akse og den andre i en retning som danner 90&deg; med denne og ikke slipper igjennom. Mer generelt er den resulterende intensiteten gitt ved [[Étienne-Louis Malus#Intensitetsloven|Malus' lov]]. Når det innfallende lyset har en lineærpolarisasjon som danner en vinkel ''&theta;&thinsp;'' med aksen til filteret, er denne

: <math> I(\phi) = I_0 \cos^2 \! \theta </math>

hvor ''I''<sub>&thinsp;0</sub> er intensiteten til det innfallende lyset. Det betyr at for ''&theta;'' = 90&deg; slipper ikke noe lys gjennom filteret. I praksis kan man se dette ved å la upolarisert lys gå gjennom to slike filtre som dekker hverandre og har polariseringsakser som står vinkelrett på hverandre.<ref name = Hecht/>

Polarisasjonsfilter kan kombineres med en måling av intensiteten av det polariserte lyset som det slipper gjennom. Det omtales da som et [[polarimeter]] og har mange praktiske anvendelser.

===Faseforsinkere===

[[Fil: Birefringence-scheme2.svg|thumb|320px|Krystall med optisk akse parallell med sideflaten. Da vil lystråle med loddrett innfall ikke bli brutt, men fortsetter i samme retning med to komponenter (o) og (e) som beveger seg med ulik hastighet og motsatt polarisasjon.]]

Lys i en dobbeltbrytende, uniaksial krystall er splittet i en ordinær (o) og en ekstraordinær (e) stråle. De beveger seg med litt forskjellige hastigheter bestemt av de tilsvarende brytningsindeksene ''n<sub>o</sub>&thinsp;'' og ''n<sub>e</sub>&thinsp;''. Mens o-strålen er polarisert vinkelrett på den optiske aksen, er e-strålen polarisert i et plan som inneholder denne.

Forskjellen i utbredelseshastighetene til de to komponentene betyr at det bygges opp en [[Faseforskyvning|faseforskjell]] mellom dem ved å gå gjennom krystallen. Når det innfallende lyset med [[bølgelengde]] ''&lambda;&thinsp;'' har en retning som er vinkelrett på den optiske aksen, vil det ikke splittes. Det fortsetter i samme retning, men med en forskjell i fase som blir

: <math> \Delta\phi = {2\pi d\over\lambda}(n_e - n_o) </math>

der ''d&thinsp;'' er tykkelesen til krystallen. Den ene komponenten vil derfor bli forsinket i forhold til den andre. Effekten benyttes til å konstruere forskjellige [[faseforsinker]]e som kan gi lys med en spesiell polarisasjon avhengig av størrelsen til denne forskjellen. Da må i praksis tykkelsen ''d&thinsp;'' være tilstrekkelig liten slik at krystallen tar form av en liten skive eller plate. Den omtales derfor ofte som en «bølgeplate» og inngår i forskjellige optiske innretninger.<ref name = Sears> F.W. Sears, ''Optics'', Addison-Wesley Publishing Company, New York (1975).</ref>

Slike bølgeplater blir vanligvis laget for å gi faseforsinkelser på 90&deg; eller 180&deg;. Det er derfor naturlig å kalle dem for «kvartbølgeplater» eller «halvbølgeplater». Når planpolarisert lys går gjennom platen, vil det generelt resultere i elliptisk polarisasjon. Sirkulært polarisert lys kan dannes av en kvartbølgeplate når det innkommende lyset har en lineær polarisasjon som danner 45&deg; med den optiske aksen. Samme prinsipp med faseforsinkelse ligger også bak bruken av polarisasjonsmikroskop i [[mineralogi]] ved å studere de optiske egenskapene til de tynne skiver av materialet i polarisert lys.<ref name = Nesse> W.D. Nesse, ''Introduction to mineralogy'', Oxford University Press, New York (2012). ISBN 978-0-1998-2738-1.</ref>

===Optisk aktivitet===
[[Fil: Loi de malus.png|thumb|300px|Optisk aktive stoffer kan roterer retningen til planpolarisert lys.]]

Når planpolarisert lys blir sendt gjennom noen stoffer, roteres polarisasjonsretningen en viss vinkel. Dette kalles [[optisk rotasjon]] og skyldes at stoffet har en struktur eller inneholder molekyler som gir det en [[kiralitet]]. Det betyr i praksis at det skiller seg fra sitt eget speilbilde. For eksempel er [[kvarts]]krystaller dobbeltbrytende med én optisk akse. Lys som går langs denne retningen, splittes derfor ikke opp. Men er det polarisert i en viss retning, ble det tidlig oppdaget at denne var rotert etter gjennomgangen.

Fresnel kunne forklare dette fenomenet da han forsto at planpolarisert lys kan betraktes som en [[superposisjon]] av to sirkulærpolariserte bølger som roterer i motsatt retning. For eksempel får summen av høyredreidd {{nowrap|'''e'''<sub>''x''</sub> + ''i''&thinsp;'''e'''<sub>''y''</sub>}} og venstredreidd {{nowrap|'''e'''<sub>''x''</sub> - ''i''&thinsp;'''e'''<sub>''y''</sub>&thinsp;}} lys en polarisasjonsvektor som er langs ''x''-aksen. Når brytningsindeksene til disse to sirkulærpolariserte komponentene er litt forskjellige, vil det bygges opp en faseforskjell mellom dem som resulterer i en dreining av polarisasjonsplanet.<ref name = Sears/>

Mens den optiske aktiviteten til kvarts skyldes dens [[trigonal]]e [[krystallstruktur]], kan den for andre stoffer skyldes kiralitet ved molekylene den består av. En kjemisk substans har «dekstro» form om det polariserte lyset dreies til høyre og «levo» form om lyset dreies til venstre. Fenomenet kalles optisk [[isomeri]], og de forskjellige stoffene sies å være ''dekstro-isomerer'' eller ''levo-isomerer''. Dette gjelder blant annet for [[glukose]]molekyler, og man kan benytte denne effekten til å måle sukkerinnholdet i flytende væsker.