الاستقطاب
Polarization، هو جمع وحصر الاهتزازات الخاصة بالموجات الكهرومغناطيسية والضوئية في مجال واحد، ويكون إما عمودياً أو أفقياً، وترتبط خاصية الاستقطاب بالموجات المستعرضة فقط لذلك تعد من أهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، أما الموجات الطولية فإنها لا تتعرض للاستقطاب أبداً ومن الأمثلة عليها الموجات الصوتية.
تحدث عملية الاستقطاب للموجات عندما تبدأ بالانتشار في مجال كهربائي معين بشكل عمودي، إما من أعلى إلى أسفل، أو العكس ضمن نطاق مغناطيسي، وتقوم هذه الموجات بالتموج بالاعتماد على الشكل الذي انتشرت به الموجة الكهرومغناطيسية، ويمكن تصنيف الضوء ضمن الموجات الكهرومغناطيسية، كما يمكن أن يحدث الاستقطاب للموجات الكهرومغناطيسية في المواد التي تمتلك الخاصية البلورية.
يمكننا القول بأنه إذا كانت محاور الاستقطاب المرشحة الثانية والأولى متوازية مع بعضها البعض، فإن الضوء سينفذ من محور الاستقطاب الأول، أما في حال كانا متعامدين فإن ذلك سيمنع الضوء من النفاذ.
طرق الاستقطاب
- الاستقطاب بالانعكاس: تعتبر هذه الطريقة من أكثر الطرق بساطة، التي يمكن استخدامها في استقطاب الضوء وتوليده بشكل خطّي، ويكون الاستقطاب خطياً وفقاً للطريقة التي ينعكس بها الضوء عن سطح زجاجي مثلاً، ويحدث الانعكاس عن السطح الذي يلعب دوراً فاصلاً بين سطحين عازلين، ويكون معامل الانكسار بينهما مختلفاً.
- الاستقطاب بالانكسار المضاعف: يمكن تصنيف الأوساط الفيزيائية على النحو التالي:
- استقطاب الضوء بالتبعثر.
- مواد موحدة الخواص، وهي المواد التي يتساوى بها توزيع الجزيئات، ومن الأمثلة عليها الغازات والسوائل.
- مواد متباينة الخواص، وهي المواد التي يكون فيها توزيع الجزيئات مختلفاً وغير متساوٍ، بالإضافة إلى اختلاف بين قوى الشد والترابط بين مادتين، ومن الأمثلة على هذه المواد بلورة الكالسيت.
أنماط الضوء المستقطب
- استقطاب الضوء بالاستقامة.
- استقطاب الضوء دائرياً.
- استقطاب الضوء إهليليجياً.
دوران مستوى الاستقطاب
- الانكسار المضاعف الطارئ: من الممكن أن تتغير المناحي التي تمتلكها الأوساط الشفافة فتصبح من متماثلة إلى مختلفة، ويصبح معامل انكسارها مضاعفاً بفعل قوى خارجية كالضغط أو الشد مثلاً، وكما للحقول الكهربائية والمغناطيسية تأثير في ذلك، تبقى هذه الأوساط محافظة على خواصها التي اكتسبتها بعد التغيير الذي طرأ عليها، طالما بقيت القوى الخارجية مؤثرة عليها، وبمجرد زوال المؤثر تفقد هذه الأوساط خواصها.
- الانكسار المضاعف الكهربائي، يتضاعف معامل الانكسار للسوائل في حال تعرضها لحقل كهربائي، وفي حال توافق محور المادة الضوئي مع مناحي الحقل الكهربائي، فإنها تكتسب خواص البلورة الأحادية الموجبة، وبهذا فإن شدة الانكسار المضاعف الطارئ ستصبح متناسبة مع شدة الحقل الكهربائي مربعاً، ويعتمد ذلك على موجة الضوء وطولها وطبيعة السائل.
- الانكسار المضاعف المغناطيسي، يعتبر المؤثر في هذه الحالة هو الحقل المغناطيسي ويجب أن يكون شديداً، وما يحدث هو أنه عندما نقوم بوضع سائل ما في هذا الحقل، فإنه سيكتسب خواص البلورة أحادية المحور، ويكون هناك تماثل في المناحي بين محور السائل الضوئي والحقل المغناطيسي، ويصبح هناك تناسب بين مربع شدة الحقل والانكسار المضاعف الطارئ.
- الانكسار المضاعف الميكانيكي.