Fenomenul de polarizare eliptica (evidentiere si interpretare)

Pentru     evidentierea fenomenului de polarizare eliptica, intre 2 nicoli asezati la extinctie, se introduce mai intai o lama izotropa L_i, care este inlocuita apoi cu lama anizotropa L studiata. Lama izotropa poate produce eventual o anumita atenuare a radiatiei liniar-polarizate emergente din polarizor, dar nu modifica starea de polarizare a acestei radiatii, astfel incat din analizor nu va iesi (ca si in absenta lamei dintre nicoli) nici o radiatie. La introducerea unei lame anizotrope - cristal uniax, cu directia axului optic , intre cei 2 nicoli asezati la extinctie (v.fig.3.7.1), intensitatea campului electric al undei total-liniar polarizate emergente din polarizor, de amplitudine E_oP, se descompune - la intrarea acestei unde in lama anizotropa - intr-o componenta extraordinara (paralela cu axul optic al lamei) cu amplitudinea E_ox=E_oPcosα si o componenta ordinara (perpendiculara pe axul optic al lamei) cu amplitudinea E_oy=E_oPsinα , unde α este unghiul dintre directiile axului optic al lamei () si amplitudinii .

Fig. 3.7.1

Deoarece vitezele de propagare dupa directia Oz, perpendiculara pe axul optic al lamei, ale componentelor extraordinara () si ordinara () sunt diferite, duratele de parcurgere a grosimii g a lamei de catre oscilatiile campului electric al celor doua componente vor fi deosebite, astfel incat - la iesirea din lama uniax - aceste oscilatii vor fi defazate cu:

,

unde B este birefringenta lamei. Rezulta ca proiectia in planul xOy (perpendicular pe directia Oz a propagarii undei electromagnetice) a varfului vectorului intensitate a campului electric al undei emergente din lama anizotropa va descrie elipsa (rezultata din compunerea oscilatiilor perpendiculare, de amplitudini E_ox, E_oy, defazate cu    Δφ):

Vom nota prin OX - directia determinata ca taietura a planului principal al analizorului cu planul xOy definit mai sus, iar prin OY - normala la planul principal al analizorului. Incadrand elipsa de mai sus intre tangentele la elipsa paralele cu axele OX, respectiv OY (v. figura 3.7.2), se realizeaza descompunerea oscilatiei eliptic-polarizate a intensitatii campului electric al undei electromagnetice emergente din lama anizotropa L in doua componente liniar-polarizate (si defazate - desigur - intre ele) in lungul directiilor OX, OY, de amplitudini E_OX, E_OY, egale cu jumatatile laturilor dreptunghiului determinat de tangentele indicate la elipsa.

Fig. 3.7.2

Deoarece nicolul analizor elimina oscilatiile campului electric perpendiculare pe planul sau principal (deci oscilatiile E_Y), din analizor va iesi o radiatie total-plan polarizata, cu oscilatiile intensitatii campului electric paralele cu planul principal al analizorului, amplitudinea acestor oscilatii (E_OA=E_OX) fiind determinata prin procedeul descris mai sus. Se constata ca - exceptand cazul in care (pentru defazaje Δφ multipli intregi de π radiani) elipsa degenereaza intr-un segment de dreapta - oricare ar fi directia axei OX (deci pozitia planului principal al analizorului, paralela cu directia fasciculului electromagnetic), amplitudinea E_OX a oscilatiei (liniar-polarizate) paralele cu planul principal al analizorului a intensitatii campului electric E_L a undei emergente din lama anizotropa L va fi diferita de zero. Rezulta astfel explicatia fenomenului de polarizare eliptica, constand in faptul ca introducerea unei lame anizotrope L intre 2 nicoli asezati "la extinctie" (cu planele principale perpendiculare) face ca in spatele analizorului (dupa analizor) sa apara lumina, precum si in aceea ca - exceptand cazul (singular) in care defazajul introdus de lama anizotropa intre oscilatiile ordinara si extraordinara din lama este (la iesirea din lama) multiplu iπtreg de π radiani - oricum am roti analizorul, lumina persista in spatele acestuia (intensitatea radiatiei emergente din analizor nu poate fi anulata prin rotatia acestuia).