Polarizace světla

Abychom mohli mluvit o polarizaci světla, musíme ho chápat jako elektromagnetické vlnění. Znamená to, že jak se šíří světlo prostorem, mění se intenzita elektrického a magnetického pole. To si asi nikdo neumí přímo představit, a proto se často používá analogie s mechanickým vlněním například na provaze, které si snadno představíme a vyzkoušíme.

Rozkmitáme-li jeden konec nataženého provazu, prohýbá se postupně v různých místech nahoru a dolů a tyto vlnky se šíří směrem ke druhému konci. Světelné vlnění se chová v podstatě obdobně, ovšem se zásadním rozdílem v tom, že zde nekmitá žádný provaz a vůbec žádné hmotné prostředí, ale postupně se zvětšuje a zmenšuje vektor intenzity elektrického (eventuelně magnetického) pole.

Lineárně polarizované vlnění

Polarizace vlnění (aÂť mechanického nebo elektromagnetického) znamená, že výchylky probíhají pouze v určitém směru a ne chaoticky v různých směrech (abychom to nekomplikovali, mluvíme pouze o takzvané lineární polarizaci). Pokud tedy budeme s koncem provazu kmitat pouze nahoru a dolů, vznikne nám lineárně polarizované vlnění. Pokud bychom koncem provazu kmitali náhodně do různých stran, vznikne vlnění nepolarizované.

Nepolarizované vlnění

Světlo je obecně nepolarizované a zpolarizuje se například odrazem od předmětů pod určitým Ăşhlem, nebo průchodem speciálními krystaly.

Polarizační filtry obsahující uspořádané krystalky nebo jiné opticky aktivní látky vytvoří z nepolarizovaného světla světlo lineárně polarizované podél určité roviny. Pokud takovéto polarizované světlo necháme dopadat na další polarizační filtr, záleží na jeho natočení, kolik dopadajícího světla propustí. Pokud je polarizační rovina filtru rovnoběžná s rovinou polarizace světla, projde filtrem všechno světlo, pokud jsou roviny navzájem kolmé, neprojde nic.

Opět si to lze představit pomocí jednoduché analogie s vlněním na provaze. Jako polarizační filtr nám bude sloužit laÂťkový plot, kterým provaz prochází. 

Budeme-li s provazem kmitat nahoru a dolů, vlnění bez problému projde za plot (kmitání provazu nic nebrání), pokud budeme kmitat vodorovně, zarazí se kmitání provazu o laÂťky plotu a vlnění se dál nedostane.

Využití polarizace

Brýle s polarizačními skly tlumí především polarizované světlo vzniklé odrazem od vodorovných ploch. Proto jsou výborné například pro motoristy, které často oslňují odrazy od vozovky.

Podobně nastavením polarizačního filtru před fotoaparátem můžeme omezit světlo odražené například od skleněných stěn výloh, vitrín apod.

V dnešní době možná nejdůležitější je využití polarizace světla v displejích. Každý (pro jednoduchost černobílý) displej je složen ze dvou polarizačních fólií, mezi nimiž je vrstva tzv. kapalných krystalů. To jsou látky, které dokáží pod působením elektrického napětí stáčet rovinu polarizovaného světla.

Polarizační fólie a kapalné krystaly jsou uspořádány tak, že v klidovém stavu propouštějí světlo z jedné strany displeje na druhou - displej je světlý. Pokud chceme na displeji zobrazit například číslici, přivedeme elektrické napětí na krystaly v příslušných místech displeje. Světlo zpolarizované spodním filtrem prochází krystaly, které v daných místech stočí jeho rovinu polarizace, takže v těchto místech už neprojde světlo horním filtrem. Zapnuté Ăşseky displeje proto vidíme černě.

Velikostí napětí přiváděného na jednotlivé body displeje můžeme také měnit velikost stočení polarizační roviny a tím intenzitu světla, které tímto bodem prochází. Dokážeme tak vytvořit různé stupně šedé barvy.

Jednoduché displeje, například u hodinek, většinou využívají okolního světla odraženého od lesklé fólie pod displejem a využívají pouze černou barvu. Větší a složitější displeje mívají své vlastní podsvícení.

Funkci polarizačních filtrů na displejích si můžete vyzkoušet jednoduchým pokusem.

Jakýkoli polarizační filtr (například od fotoaparátu, polarizační brýle, nebo fólii odloupnutou z vyřazeného displeje) podržte nad digitálními hodinkami, mobilním telefonem, nebo libovolným jiným displejem. Filtrem pomalu otáčejte nad displejem. Můžete přitom pozorovat postupné stmívání a světlání displeje v polohách stočených vůči sobě o devadesát stupňů.