Le onde elettromagnetiche

Il campo elettromagnetico

Il principio di sovrapposizione

La diffrazione

L'interferenza

La polarizzazione

  
 

La polarizzazione

  Rispetto a un'onda acustica o a un'onda marina, l'onda elettromagnetica presenta un'ulteriore caratteristica: la polarizzazione. Essa indica la direzione lungo la quale il campo elettrico oscilla durante la propagazione dell'onda. In genere la radiazione, prima fra tutte quella solare, si compone di onde diverse distribuite a caso, e il campo elettrico non oscilla in una direzione particolare: si dice che la luce non è polarizzata. Se da questa radiazione si estrae un'onda il cui campo elettrico oscilla in una direzione ben precisa, si ottiene un fascio polarizzato.
Come il moto oscillatorio tra due onde si somma (principio di sovrapposizione) per dar luogo a un nuovo tipo di moto ondulatorio, in maniera analoga anche la polarizzazione di due onde si somma, originando un nuovo stato di polarizzazione.
In particolare, si considerino due onde, una polarizzata orizzontalmente lungo l'asse x (nell'animazione indicata con ) e l'altra verticalmente lungo l'asse y (nell'animazione indicata con ) di un dato sistema di riferimento. Le due onde si propagano lungo l'asse z.


Legenda
 Circular (right, left) = scelta della polarizzazione circolare
(destra, sinistra)
Linear (x, y) = scelta della polarizzazione lineare
(lungo l'asse x, lungo l'asse y)
Linear (45 degrees, -45 degrees) = scelta dell'angolo di polarizzazione
(45 gradi, -45 gradi)
Go = avvia l'animazione
x, y, z = assi cartesiani
Ex = onda polarizzata orizzontalmente lungo l'asse x
Ey= onda polarizzata verticalmente lungo l'asse y

Autore: K. Chan Winston, University of Iowa, Iowa City, Iowa, USA

 

L'animazione consente di visualizzare, quindi analizzare, due casi interessanti:

  1. Polarizzazione lineare. Si possono poi distinguere quattro diverse situazioni:

    a. Descrizione: le due onde sono in fase e hanno la stessa ampiezza e frequenza. Il piano di polarizzazione della somma delle due onde non è né quello orizzontale né quello verticale, bensì corrisponde alla bisettrice tra il primo e il terzo quadrante del piano xy (45°).
    Agire: selezionare il bottone 45 degrees e far partire l'animazione.

    b. Descrizione: le due onde sono sfasate di mezza lunghezza d'onda e hanno la stessa ampiezza e frequenza. Il campo elettrico totale oscilla in una direzione ortogonale al caso precedente, in corrispondenza della bisettrice tra il secondo e il quarto quadrante del piano xy (–45°).
    Agire: selezionare il bottone –45 degrees e far partire l'animazione.

    c. Descrizione: l'onda lungo y ha ampiezza e frequenza nulle. Il campo elettrico oscilla solo lungo la direzione x.
    Agire: selezionare il bottone x e far partire l'animazione.

    d. Descrizione: l'onda lungo x ha ampiezza e frequenza nulle. Il campo elettrico oscilla solo lungo la direzione y.
    Agire: selezionare il bottone y e far partire l'animazione.

  2. Polarizzazione circolare. Si possono distinguere due diverse situazioni:

    a. Descrizione: le due onde sono sfasate di tre quarti della lunghezza d'onda e hanno la stessa ampiezza e frequenza. Il campo elettrico questa volta non oscilla in un'unica direzione, ma compie invece un moto circolare in senso orario. Si parla di polarizzazione circolare destra.
    Agire: selezionare il bottone destra e far partire l'animazione.

    b. Descrizione: le due onde sono sfasate di un quarto di lunghezza d'onda e hanno la stessa ampiezza e frequenza. Anche in questo caso il campo elettrico non oscilla in un'unica direzione, ma compie invece un moto circolare in senso antiorario. Si parla di polarizzazione circolare sinistra.
    Agire: selezionare il bottone sinistra e far partire l'animazione.