La fortuna non esiste: esiste il momento in cui il talento incontra l'opportunità.”
OTTICA TEORICA
LUCE NATURALE E PARZIALMENTE POLARIZZATA
Una sorgente di luce ordinaria è composta da un numero molto elevato di emittenti
atomici orientati casualmente. Ogni sorgente microscopica irradia un treno d'onda
polarizzato che si estende nel tempo per circa
.
La sovrapposizione di tali onde, aventi la stessa frequenza ma tra le fasi delle quali non
sussiste alcuna relazione particolare, genera un'onda risultante di data polarizzazione che
è emessa per un intervallo di tempo inferiore a
.
Dato che vengono continuamente emessi nuovi treni d'onda senza nessuna correlazione
tra di loro, lo stato di polarizzazione complessivo varia in modo imprevedibile.
Una luce di questo genere, il cui stato di polarizzazione dura per un intervallo di tempo
troppo breve per essere percepito, è detta luce naturale o non polarizzata.
Si può considerare questa luce anche come una luce polarizzata ellitticamente, con forma
e orientamento dell'ellisse variabili rapidamente e casualmente.
Oppure si può altrettanto legittimamente considerare l'onda come la sovrapposizione di
due stati
ortogonali, non coerenti e di eguale ampiezza.
In altre parole
varia rapidamente e del tutto a caso.
Generalmente la luce non è né completamente polarizzata né completamente non
polarizzata, ma una miscela dei due tipi.
Quindi i due stati ortogonali
che rappresentano l'onda avranno ampiezze diseguali o,
se si vuole, valori di
variabili non a caso. In casi del genere si dice che la luce è
parzialmente polarizzata. A misura di tale condizione si assume il grado di polarizzazione
V definito come
LUCE NATURALE E LUCE PARZIALMENTE POLARIZZATA
In questa formula sono le densità di flusso costituenti, rispettivamente della
luce polarizzata e della luce non polarizzata. Ovviamente, è l'intensità di
radiazione totale e V è quindi semplicemente la frazione polarizzata dell'onda
1 )
Un fascio di luce parzialmente polarizzata è composto di di luce polarizzata
e di
di luce naturale. Determinare il grado di polarizzazione del fascio
luminoso.
Per definizione
dove ora e , sostituendo
Si noti che i limiti di V sono 0 (quando Il' ) e 1 (quando ) e quindi la
polarizzazione parziale corrisponde a .
2)
Si supponga di disporre di un rivelatore che lasci entrare luce polarizzata
linearmente in una data direzione e misuri la relativa intensità di radiazione.
Si supponga che un'onda parzialmente polarizzata linearmente colpisca l'apparecchio.
Se si fa ruotare il rivelatore attorno all'asse di propagazione, si incontrerà un valore
massimo , e, in posizione perpendicolare alla prima, un valore minimo ,
della intensità di radiazione.
Ricavare una espressione per il grado di polarizzazione in funzione di
Scomponiamo la luce naturale in due stati
ortogonali e non coerenti. Le rispettive
direzioni sono arbitrarie e quindi se ne assuma una parallela alla luce polarizzata
linearmente e l'altra perpendicolare ad essa.
Le ampiezze dei campi componenti dell'onda non polarizzata sono eguali come lo
sono anche le relative densità di flusso.
Quindi se la intensità di radiazione totale non polarizzata è , ogni cornponente ha
una intensità di radiazione . La intensità di radiazione polarìzzata è
dove
Quindi
Dal modo in cui è stata ricavata è chiaro che questa relazione si ottiene solo per
una miscela di luce polarizzata linearmente e di luce naturale.
3)
Quando un fascio di luce naturale cade su un dielettrico trasparente, una frazione
di esso viene riflessa mentre il resto viene trasmesso. Dato che i coefficienti di
ampiezza di riflessione generalmente sono diversi, il fascio rifratto
generalmente sarà parzialmente polarizzato. Ricavare una formula che dia il
grado di polarizzazione di questo fascio luminoso in funzione della intensità di
radiazione trasmessa rispettivamente per le componenti perpendicolare e parallela
al piano di incidenza, cioè . Per quali valori di è V=0?
Il fascio luminoso incidente può essere scomposto in due stati ortogonali
non
coerenti, uno nel piano di incidenza (con intensità di radiazione ) e uno nel
perpendicolare ad esso (con intensità di radiazione ). Così mentre la densità
totale di flusso incidente è la densità di flusso trasmesso totale è It.
Nelle precedenti pagine si è visto che per , ,i coefficienti di
riflessione sono eguali e la luce trasmessa è non polarizzata (V = O),Per
ogni altro valore dell'angolo di incidenza , il che significa che .
Dato che queste due componenti sono non coerenti, la intensità di radiazione
polarizzata è e
4)
Un fascio di luce naturale cade su una interfaccia aria-vetro (n_ti= 1,54) con un
angolo di 57° , tale che e . Determinare il grado di polarizzazione
dell'onda trasmessa.
Poiché , il potere trasmittente corrispondente è
Dato che . Analogamente
Dato che la luce incidente è luce naturale per cui si può scrivere
dove
Quindi, per il precedente problema