الاستقطاب (بالإنجليزية: Polarization) من أهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسية أنها موجة عرضية بالنسبة لاتجاه انتشارها ، حيث يتموج المجال الكهربائي بشكل عمودي على مجال مغناطيسي ، وكلا التموجات متعامدة مع اتجاه الانتشار. من الموجة الكهرومغناطيسية.^[1][2][3] الضوء نوع من الموجات الكهرومغناطيسية. ويمكن للمواد البلورية الخاصة أن تستقطب الموجة الكهرومغناطيسية ، على سبيل المثال ، فهي تسمح باختراق مركبة المجال الكهربائي وتمنع مركبة المجال المغناطيسي.

تحليل الاستقطاب
إذا كان محور الاستقطاب لمرشح الاستقطاب الثاني موازيًا لمحور الاستقطاب لمرشح الاستقطاب الأول ، فسوف يمر الضوء من خلاله.

ولكن إذا كان محور الاستقطاب لمرشحي الاستقطاب عموديًا ، فلن يمر الضوء من خلاله.

معنى القطبية[عدل]

لتوضيح معنى الاستقطاب ، نأخذ موجة عرضية تنتشر في حبل مهتز ، وهذه الموجة مستعرضة لأنها تنتشر على طول الحبل المهتز في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة.

في هذه التجربة ، ينبعث شعاع ضوئي (يسار) يتكون من مجالين مختلفين مرتبطين: أحدهما مجال كهربائي والآخر مجال مغناطيسي. إنها متعامدة مع بعضها البعض وفي نفس الوقت متعامدة مع اتجاه انتشار الموجة. تمر هذه الموجة الضوئية عبر مادة (شبكة في المنتصف) تسمح للمكون الرأسي للحزمة بالمرور ولكن ليس المكون الأفقي.

يقع على الحاجز الضوء المستقطب (على اليمين) ، يتموج عموديًا ويفقد الموجة المغناطيسية المرتبطة به.

في هذه الحالة ، يطلق عليها اسم الموجة المستقطبة الخطية ، والاتجاه الذي يحدث فيه اهتزاز الموجة المستقطبة يسمى محور الاستقطاب. أصبح شعاع الضوء هذا مستقطبًا خطيًا ، واتجاه المجال الكهربائي يؤخذ على أنه اتجاه الاستقطاب أو محور الاستقطاب. عادة لا يتم ذكر المجال المغناطيسي للراحة ولأنه دائمًا متعامد مع المجال الكهربائي. أما الموجات الكهرومغناطيسية التي تنبعث من مصدر ضوء عادي مثل خيوط المصباح الكهربائي فمثلا فهي غير مستقطبة لأن الأشعة المنبعثة من المصباح تهتز المجال الكهربائي للضوء فيه في جميع الاتجاهات بالرغم من كونها عمودية. إلى اتجاه انتشار الضوء وأيضًا بشكل عمودي على مجاله المغناطيسي. في حالة الضوء غير المستقطب ، يمكن تحليل المجال الكهربائي إلى مكونين في اتجاهين متعامدين: المكون الرأسي للحقل الكهربائي والمكون الأفقي للحقل الكهربائي ، وكلاهما متعامد مع اتجاه انتشار الموجة.

طرق استقطاب الأشعة[عدل]

لاستقطاب شعاع كهرومغناطيسي (ضوء ، على سبيل المثال) ، هناك عدة طرق:^{[4]: 179-184[5]}

الاستقطاب عن طريق الانعكاس[عدل]

أبسط طريقة مستخدمة لتوليد ضوء مستقطب خطيًا هي طريقة الانعكاس على سطح زجاجي (الانعكاس من السطح الذي يفصل بين وسيطين عازلين مثل الهواء والزجاج) ، حيث يختلفان في معامل الانكسار. يمكن توضيح هذا الاستقطاب بإسقاط ضوء طبيعي أحادي اللون على السطح المسطح للوحة زجاجية ، بحيث تنعكس إحدى موجات المجال الكهربائي أو المغناطيسي على السطح ، بينما يمر الآخر داخل اللوحة الزجاجية. ولدينا شعاعين مستقطبين ، أحدهما ينعكس على السطح الزجاجي والآخر يخترق الزجاج.

استقطاب الانكسار[عدل]

تنقسم الوسائط المادية إلى قسمين:

• مادة الخواص: مثل الغازات والسوائل ، حيث يتساوى توزيع الجزيئات.
• مادة متباينة الخواص: بلور كالسيت ، أو زجاج سائل سريع التبريد ، حيث يتم توزيع الجسيمات بشكل غير متساو ، وقوى الشد والترابط غير متساوية.

تتميز الوسائط متباينة الخواص بإمكانية الانكسار المزدوج (المزدوج). إذا وضعت قطعة مسطحة من الكالسيت على قطعة من الورق الأبيض يتم رسم نقطة عليها ، فسترى صورتين لهذه النقطة في ضوء انعكاس الضوء داخل البلورة مرة واحدة أو أكثر. عندما يتم تدوير البلورة في مستواها ، تظل إحدى الصور ثابتة بينما تدور الصورة الأخرى حولها.

توصف البلورة بأنها أحادية المحور إذا كانت تحتوي على “محور ضوئي” واحد ، وذات محورين إذا كانت تحتوي على محورين بصريين.

أنواع الاستقطاب المزدوج: انكسار مزدوج (طارئ – ميكانيكي – كهربائي – مغناطيسي)

ضوء الاستقطاب عن طريق التشتت[عدل]

عندما يسقط شعاع من الضوء الطبيعي على جسيمات أو جسيمات لها أبعاد بترتيب الطول الموجي للضوء λ ، فإن الضوء يتشتت (منتشر) في جميع الاتجاهات. ويلاحظ أن الضوء المنتشر في اتجاه ما يكون مستقطبًا جزئيًا بشكل عام ، ولكنه مستقطب تمامًا إذا انتشر في اتجاه عمودي على منحنى انتشار الحزمة الأصلية. يمكن تفسير استقطاب الضوء المنتشر بواسطة الجسيمات الدقيقة بالقول: تحتوي هذه الجسيمات على إلكترونات تهتز قسراً بتأثير الضوء الساقط عليها ، لذا فإن منحنى اهتزازها يشبه الاهتزاز البصري الوارد ، وتصبح هذه الجسيمات مصادر ضوئية. ومنه ينتشر النور في كل الاتجاهات.

أنماط الضوء المستقطب[عدل]

• ضوء مستقطب مستقيم
• ضوء مستقطب دائريًا
• ضوء مستقطب بيضاوي الشكل

بولارويد بولارويد[عدل]

يمكن الحصول على الضوء المستقطب من الضوء غير المستقطب بمساعدة عدسات خاصة تسمى المستقطب. إحدى المواد المستخدمة تجاريًا هي Polaroid ، مثل هذه المادة تسمح لمكون المجال الكهربائي للضوء الذي يتأرجح في اتجاه معين بالمرور خلاله بينما يمتص مكون المجال المغناطيسي المتعامد مع هذا الاتجاه.

يسمى الاتجاه الذي تسمح فيه العدسة للمجال (أو الضوء) بالمرور بمحور الإرسال أو محور الاستقطاب للمادة. مهما كان اتجاه محور النفاذية ، فعندما يسقط الضوء غير المستقطب (الضوء العادي) على هذه المادة ، تكون شدة الضوء المار خلالها أقل من شدة الضوء الساقط ، والسبب في ذلك هو أن الضوء العادي غير المستقطب يحتوي على مجال كهربائي يتأرجح في جميع الاتجاهات العرضية المتعامدة مع اتجاه انتشار الموجة الضوئية والامتصاص الجزئي للمادة.

يمكن تحليل المجال الكهربي إلى مكونين ، أحدهما في اتجاه المحور العمودي والآخر في الاتجاه العمودي ، وبالتالي فإن المكونين متساويان في الشدة. نظرًا لأن المكون الموازي لمحور الإرسال هو المكون الذي يمر ، فسيكون الضوء المرسل مستقطبًا استوائيًا.

الاستقطاب النيوتروني[عدل]

النيوترونات هي جسيمات أولية تشكل النواة الذرية. هذه الجسيمات لها خاصية تسمى الدوران ، وهي خاصية مغناطيسية تنشأ عن دوران النيوترون حول محوره فيما يعرف باسم عزم الدوران. إن عزم دوران النيوترونات متساوٍ مع كل منهم وهو حوالي 1/2

$\ displaystyle \ hbar$

أين

$\ displaystyle \ hbar$

انخفاض ثابت بلانك. وفقًا لميكانيكا الكم ، يمكن أن يكون للنيوترون قيمتان لدورانه: إما +1/2 أو -1/2 (بمعنى أنه يمكن أن يدور حول محوره في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة).

ينتج المفاعل النووي نيوترونات بأعداد متساوية ، بعضها يدور في اتجاه عقارب الساعة (دعه يدور +1/2) والبعض الآخر يدور عكس اتجاه عقارب الساعة (عزم الدوران -1/2). هناك مفاعلات نووية تنتج نيوترونات بكثرة ، ويمكن استخراج شعاع نيوتروني يتكون من نيوترونات بنوعين من السبين. يمكن استخدام مثل هذا الشعاع في البحث العلمي ودراسة خصائص المادة ، لكنه ليس مستقطبًا.

إذا أردنا دراسة الخصائص المغناطيسية للمادة ، يستخدم العلماء أحيانًا شعاعًا أو فيضانًا من النيوترونات المستقطبة ، نظرًا لأن عزم الدوران للنيوترون هو أيضًا ظاهرة مغناطيسية ، حيث يتفاعل مع مجال مغناطيسي خارجي ، عن طريق تمرير الفيضان. من النيوترونات من خلال أقطاب مغناطيس كبير ، يمكن فصل الشعاع إلى حزمتين ، أحدهما يقع وهو يحتوي على نيوترونات بعزم مغناطيسي قدره +1/2

$\ displaystyle \ hbar$

والآخر يحتوي على نيوترونات ذات عزم مغناطيسي – 1/2

$\ displaystyle \ hbar$

.

كلا الشعاعين الناتجين مستقطبان ، و “درجة استقطابهما” هي 100٪ (بما أنه لا يحتوي على أي من النيوترونات الثانية).

استقطاب الإلكترون[عدل]

ما قلناه عن استقطاب النيوترونات ينطبق أيضًا على الإلكترونات ، لأن الإلكترونات لها دوران أيضًا.

اقرأ أيضا[عدل]

• فلتر استقطاب
• مرشح الأشعة تحت الحمراء
• مرشح للأشعة فوق البنفسجية
• الخلط
• الكهروضوئية
• التباين (البصريات)
• قطعة تأخير الموجة
• قانون مالوس
• قياس الاستقطاب
• مجهر بتروغرافي

مصادر[عدل]

• بوابة الفيزياء
• بوابة البصريات

الاستقطاب في المشاريع الشقيقة:
	الصور والصوت من كومنز.

تم الاسترجاع من «https://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=Polarization_(physics)&oldid=60023105»