Polarisaatio

Tämä artikkeli käsittelee valon tai muun aaltoliikkeen polarisaatiota. Polarisaatiolla voidaan tarkoittaa myös dielektriseen aineeseen syntyvää sisäistä sähkökenttää, joka vastustaa ulkoisen sähkökentän vaikutusta
Polarisaatio värähtelevässä kumilangassa. Kuvan alaosassa langan värähtelyliike on ympyräpolarisoitunut mutta polarisaattorina toimivan kapean raon toisella puolella värähtely on tasopolarisoitunut raon tasossa.

Polarisaatio on poikittaiseen aaltoliikkeeseen liittyvä käsite, jolla tarkoitetaan aaltoliikkeen värähtelyjen amplitudin suuntariippuvuutta aallon etenemissuuntaan nähden kohtisuorassa tasossa. Poikittaiset mekaanisetkin aallot voivat olla polarisoituneita, mutta tavallisimmin polarisaatiosta puhutaan valon tai muun sähkömagneettisen säteilyn yhteydessä. Étienne-Louis Malus ensimmäisenä löysi valon polarisoitumisen sen heijastuessa pinnasta[1].

Sähkömagneettisen säteilyn sähkö- (ja magneettikenttä) värähtelevät säteilyn etenemissuuntaan nähden kohtisuorassa tasossa. Polarisaatio kertoo, miten sähkökenttävektorin suunta käyttäytyy tässä tasossa. Polarisaation erikoistapauksia ovat mm. polarisoitumattomuus, lineaarinen- ja ympyräpolarisaatio.

Tavanomaisen valolähteen, kuten lampun ja kynttilän, lähettämässä valossa sähkö- ja magneettikenttä värähtelevät satunnaisesti kaikkiin suuntiin eli valo on polarisoitumatonta. Sinitaivaan valo on heikosti polarisoitunutta. Nestekidenäytöissä on polarisoiva kalvo, jonka takia niiden lähettämä valo on voimakkaasti polarisoitunutta. Jotkut ihmiset pystyvät havaitsemaan polarisaation paljain silmin Haidingerin lyhteen avulla.

Jos sähkökenttä värähtelee vain yhteen suuntaan, valon sanotaan olevan täysin polarisoitunutta. Tavallisesti polarisoidusta valosta puhuttaessa tarkoitetaan tasopolarisoitua (lineaarista) valoa.

  • Lineaarisesti polarisoituneen sähkömagneettisen säteilyn sähkökentän E värähtelysuunta on paikan r ja ajan t funktiona vakio, ts.
missä on säteilyn etenemissuuntaa vastaan kohtisuorassa tasossa oleva yksikkövektori ja on säteilyn kulmataajuus.
  • Ympyräpolaroituneessa tapauksessa sähkökentän amplitudin normi E on vakio, mutta sähkökenttävektori kiertyy paikan ja ajan funktiona tasaisella kulmanopeudella kentän etenemissuuntaa vastaan kohtisuorassa tasossa, esimerkiksi
missä yksikkövektorit ja ovat sekä toisiaan että säteilyn etenemissuuntaa vastaan kohtisuorassa. Polarisaatio voi olla oikea- tai vasenkätistä sen mukaan muodostavatko yksikkövektorien suunnat ja etenemissuunta oikea- vai vasenkätisen koordinaatiston.

Polarisaatiota voi aiheuttaa aallon heijastuminen eristeestä kuten lasista tai vedestä tai aallon kulkeminen erittäin ohuen raon läpi. Valo polarisoituu myös kulkiessaan tietyistä aineista koostuvien kiteiden läpi, ja tällaisista aineista voidaankin valmistaa polarisaattori. Radioaaltoja voidaan polarisoida eri tavoin lähetysantennien avulla.

Metallipinnasta heijastunut valo polarisoituu erittäin heikosti.

Jos polarisoitumaton valo kokonaisheijastuu kahden optisesti läpinäkyvän väliaineen rajapinnasta, se on edelleenkin polarisoitumatonta. Valo polarisoituu silloin, kun se tulee vinosti väliaineiden rajapintaan, jossa se heijastuu ja mahdollisesti taittuu. Tällöin sekä heijastunut- että taittunut valo ovat osittain polarisoituneet.


Linear polarization diagram
Linear polarization diagram
Lineaarisesti polarisoitunut aalto (tasopolarisoitunut)
Circular polarization diagram
Circular polarization diagram
Ympyräpolarisoitunut aalto
Elliptical polarization diagram
Elliptical polarization diagram
Elliptisesti polarisoitunut aalto


  1. Étienne-Louis Malus Britannica. Viitattu 28.8.2023. (englanniksi)

© MMXXIII Rich X Search. We shall prevail. All rights reserved. Rich X Search