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Polarizzazione: significato
Per capire il fenomeno della polarizzazione di un'onda, conviene partire da un esempio pratico.
Supponiamo di tenere un'estremità di una molla molto lunga, mentre l'altra estremità è tenuta da un'altra persona. Se la tiriamo ripetutamente verso l'alto e verso il basso, appare un'onda il cui spostamento (verso l'alto e verso il basso) è perpendicolare alla direzione di movimento della perturbazione (in avanti). Questa è chiamata onda trasversale.
Se invece saliamo delle scale, teniamo la molla in verticale e la tiriamo verso il basso, la molla rimbalzerà verso l'alto e oscillerà. In questo caso, lo spostamento della molla (verso l'alto e verso il basso) è nella stessa direzione della perturbazione (verso l'alto e verso il basso). Questa è chiamata onda longitudinale.
Se torniamo a tenere la molla sullo stesso piano dell'altra persona e iniziamo a disegnare grandi cerchi con l'estremità della molla, una perturbazione viaggerà in avanti mentre la mollta si muoverà in modo circolare.
Tenendo presente tutto questo, possiamo definire la polarizzazione di un'onda come l'orientamento geometrico delle oscillazioni. È chiaro che non ha senso definire la polarizzazione di un'onda longitudinale, poiché essa è già specificata dalla direzione di propagazione.
La polarizzazione di un'onda è definita come l'orientamento geometrico delle oscillazioni. È una proprietà esclusivamente delle onde trasversali, perché nelle onde longitudinali, la direzione dell'oscillazione coincide con quella di propagazione.
La polarizzazione delle onde può essere di diversi tipi, come la polarizzazione lineare, circolare o ellittica. Ogni tipo ha le sue proprietà e può essere presente in diverse situazioni.
Polarizzazione lineare
Quanto l'onda oscilla lungo una sola direzione che può essere descritta da una retta in tutto il suo moto, questa si dice linearmente polarizzata.
Fig. 1 - Esempio di propagazione di un'onda elettromagnetica linearmente polarizzata. Il campo elettrico oscilla lungo una direzione che può essere descritta con una retta.
Polarizzazione circolare
Un'onda si dice polarizzata circolarmente quando nella sua oscillazione compie un moto rotatorio che può essere descritto con una circonferenza.
Fig. 2 - Esempio di polarizzazione circolare: l'onda, nelle sue oscillazioni, descrive la proiezione di un cerchio sul piano perpendicolare alla sua direzione di propagazione.
Altri tipi di polarizzazione
In generale, sia la polarizzazione lineare che quella circolare sono casi estremamente rari. Di solito, utilizzando la proiezione delle oscillazioni su un piano perpendicolare, si scopre che le onde possono disegnare molte forme arbitrarie che definiscono nuovi tipi di polarizzazione. Per esempio, troviamo che alcune onde hanno una polarizzazione ellittica, ma potremmo anche trovare onde polarizzate in maniere meno ovvie.
Fig. 3 - Esempio di polarizzazione ellittica.
Luce polarizzata
La luce è un'onda elettromagnetica trasversale in cui il campo elettrico e quello magnetico oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione. Come abbiamo visto, nelle onde elettromagnetiche il piano di polarizzazione è quello in cui oscilla il campo elettrico. Se questo, nelle sue oscillazioni descrive un movimento rettilineo, diremo che l'onda elettromagnetica è polarizzata rettilineamente, se descrive un moto circolare, che è polarizzata circolarmente e così via.
La luce che vediamo quotidianamente non è polarizzata, infatti il suo campo elettrico oscilla casualmente, perché possiamo immaginarla come la combinazione di onde diverse che oscillano con la stessa frequenza e ampiezza, ma direzioni diverse.
Polarizzazione: applicazioni
La polarizzazione delle onde può essere manipolata per scopi diversi, utilizzando dispositivi noti come polarizzatori. Questi dispositivi hanno un'ampia gamma di applicazioni e si trovano in oggetti di uso quotidiano come occhiali da sole o macchine fotografiche.
Polarizzatori
Questi dispositivi funzionano attenuando l'intensità della luce in tutte le direzioni tranne quelle in cui vogliamo che l'onda oscilli. Un buon esempio sono gli occhiali da sole, che hanno un polarizzatore la cui funzione è quella di attenuare la luce in determinate direzioni, riducendo così la quantità di luce che riceviamo. È bene ricordare che le onde trasportano energia e se una parte della luce viene attenuata o neutralizzata, anche la quantità di energia si riduce proporzionalmente. Di solito, poiché i polarizzatori non sono perfetti, anche l'oscuramento non è perfetto e si percepisce ancora una frazione dell'intensità della luce.
Polaroid e segnali radio
Le macchine fotografiche Polaroid hanno anche dei polarizzatori integrati che intensificano alcuni colori oscurandone altri e componendo l'immagine successivamente. Queste macchine fotografiche ci permettono di scattare fotografie in giornate luminose, poiché i loro filtri agiscono come gli occhiali da sole. Questo vale anche per la luce riflessa sulle superfici, che risulta fortemente polarizzata e può essere attenuata da un filtro polarizzatore.
Un'altra applicazione dei polarizzatori riguarda l'emissione e la ricezione di segnali radio. Tornando al concetto di energia trasportata da un'onda, poiché le antenne devono interpretare determinati segnali per estrarne informazioni, un'onda polarizzata permetterà di estrarre queste informazioni in modo più efficiente. Per questo motivo l'emissione di segnali avviene con i polarizzatori.
Polarizzazione - Punti chiave
Le onde sono disturbi che hanno un orientamento geometrico noto come polarizzazione.
Gli esempi più noti di polarizzazione sono la polarizzazione lineare e circolare, ma la maggior parte dei casi è più complessa.
I polarizzatori sono dispositivi che consentono di generare una determinata polarizzazione delle onde luminose.
Molti fenomeni quotidiani, come l'emissione di segnali radio o alcuni meccanismi fotografici, fanno uso di polarizzatori.
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Domande frequenti riguardo Polarizzazione
Cosa si intende con il termine polarizzazione?
Con polarizzazione si intende la direzione di oscillazione di un'onda trasversale.
Quando avviene il fenomeno della polarizzazione?
La polarizzazione avviene quando un fascio di luce non polarizzata attraversa un polarizzatore, oppure quando questa viene riflessa in determinati modi.
Cos'e la polarizzazione della luce?
La polarizzazione della luce è la descrizione della direzione geometrica dell'oscillazione del suo campo elettrico. In generale, la luce che osserviamo quotidianamente non è polarizzata in un modo ordinato.
Come ottenere luce polarizzata?
La luce può essere polarizzata attraverso l'uso di strumenti noti come polarizzatori.
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