استقطاب الضوء

يمكن اعتبار الضوء متألفا من موجات مستعرضة لا تحصى والتي
لو نظرنا إليها من نهايتها وباتجاه حركتها فإنها تبدو وكأنها خط مستقيم


باتجاه عرضي غير معين ومعتمد على السطح الحاوي للموجه .


تتميز الموجات الكهرومغناطيسية ومن ثم الموجات الضوئية بأنها موجات
يتحدد مسارها بمتجه انتشار الموجه ص و يتعامد على اتجاه انتشارها
متجهان متعامدان هما المتجه الكهربي ويرمز له بالرمز ع والمتجه المغناطيسي
ويرمز له بالرمز س كما يوضح الشكل ( 1 )

طرق الاستقطاب

1
- الاستطارة ( التشتت )
2- الانعكاس
3- الامتصاص الانقائي .

الاستطارة :

عند مرور حزمة ضوئية خلال أنبوب مملوء بالدخان بحيث كان
اتجاه الحزمة موازيا لمحور الأنبوبة فأنه يحدث نقص في شدة الضوء
النافذ منها وذلك لسببين :
أولهما امتصاص الضوء بواسطة دقائق الغاز وثانيها تشتت الضوء
بواسطة هذه الدقائق إلى جوانب الأنبوب ويكون الضوء المشتت مستقطباً خطياً (مستوياً ) .
ويمكن للضوء المشتت جانباً بفعل دقائق الغاز أن يستقطب كليا في اتجاه عمودي

على اتجاه سقوط الأشعة العادية أو جزيئات في اتجاهات أخرى غير اتجاه
السقوط وقد دلت التجارب على أن الموجات الأكبر طولا أقل استجابة للتشتت
من الموجات الأقصر وتبعاً لذلك تصل استطارة ( تشتت ) الضوء البنفسجي
إلى عشرة أمثال تشتت الضوء الأحمر ومن الأمثلة الشائعة تشتت ضوء الشمس
بواسطة الدقائق الموجودة في جو الأرض والتي لولاها لظهرت السماء معتمة
إلا إذا نظرنا مباشرة للشمس .
وقد تحقق هذا في مشاهدات رجال الفضاء داخل مركباتهم فوق الأرض .

2- استقطاب الضوء بالانعكاس


يمكن الحصول على ضوء مستقطب خطياً باستخدام ظاهرة الانعكاس
فعند سقوط أشعة ضوئية عادية على سطح شريحة زجاجية مصقولة
فوق سطح منضدة مثلا حيث تكون الأشعة المنعكسة مستقطبة خطياً
إذا ساوت زاوية السقوط زاوية معينة تعرف بزاوية الاستقطاب ..

و يمكن الكشف عن الاستقطاب في الضوء المنعكس باستخدام لوح
بولارويد وإدارته برفق في مستوى عمودي على المحور البصري
فتتوالى درجات الضياء و العتمة وهذا دلالة على نفاذ الأشعة تارة
و حجبها تارة أخرى .
و تستخدم حقيقة استقطاب الأشعة المشتتة في الجو في عمل البوصلة الشمسية
التي تستخدم لتحديد الاتجاه في المناطق القطبية حيث لا تجدى عندها
البوصلة المغناطيسية .

وقد ثبت علمياً أن النحل يوجه نفسه أثناء طيرانه بين عشه ومصادر الرحيق
باستخدام استقطاب ضوء السماء حيث تحتوي عيونه على خلايا
تستشعر الضوء المستقطب .

وبينت دراسات الاستقطاب ، أن حلقات كوكب زحل تتكون من بلورات جليدية .
و يمكن تعيين حجم وشكل جسيمات الفيروسات من دراسة الأشعة
فوق البنفسجية المستطارة منها .

و نستطيع الحصول على معلومات هامة عن تركيب الذرة والنواة
من دراسة استقطاب الإشعاعات المنبعثة منها في كل أجزاء الطيف الكهرومغناطيسي .
فعلى سبيل المثال أمكن التعرف على تركيب جزئ dna
الذي يعد من أهم مكونات الجينات الوراثية .


3- الاستقطاب بواسطة الامتصاص الأنتقائي

تتميز بعض المواد البلورية بصفة خاصة تعتمد على تركيبها البلوري ،
وهي أنها تنفذ الضوء في أحد مستويات الاستقطاب وتمتصه في مستويات
الاستقطاب الأخرى .
إذا ما سقط ضوء عادي على سطح أي من هذه البلورات خرج من سطحها الآخر
وقد استقطب خطيا بفعل الامتصاص الانتقائي ويمثل التورمالين
أشهر هذه المواد ففيه يوجد محور بصري يمتد في اتجاه معين يتحدد بواسطة
الترتيب الذري للبلورة . عندما تسقط حزمة ضوئية عادية على بلورة التورمالين
تنفذ فقط المركبة الموازية للمحور البصري ، ويمتص كل
ما عداها ، وكلما زاد مسار الضوء داخل البلورة بزيادة سمكها كلما كان
الامتصاص تاماً ، والضوء النافذ منها مستقطب كليا



و لا يستخدم التورمالين في الأجهزة البصرية ، لأن بلوراته صفراء اللون
و لاتسمح بنفاذ الضوء الأبيض خلالها . هناك مادة انسب لهذا الغرض
تسمح بنفاذ الضوء الأبيض خلالها وهي البولارويد ، تصنع من
بلورات إبرية الشكل من يودو كبريتات ألكنين ، وهو مركب كيميائي عضوي .