Descrizione Vetrina <Ottica Fisica - Polarizzazione>

Polarizzazione della luce

Il prisma di Nicol⁴⁶, composto da due prismi di cristallo anisotropo, sfrutta il potere birifrangente della calcite (n_w=1.658 n_e=1.486) per generare due raggi ( raggio ordinario e raggio straordinario) polarizzati in due piani perpendicolari. I due prismi sono tagliati secondo angoli precisi e fra essi è inserito un sottile strato di materiale con diverso indice di rifrazione. La luce non polarizzata incidente viene separata nei due raggi: il raggio ordinario viene rifratto in modo da colpire l'altra faccia del prisma con un angolo superiore all'angolo limite, in modo da venire riflesso totalmente; il raggio straordinario, sia per il minore indice di rifrazione che incontra, sia per il minore angolo di incidenza con cui incontra la seconda faccia, viene rifratto e oltrepassa il prisma. In questo modo dall'altra parte del prisma esce solo il raggio straordinario con polarizzazione piana parallela alla sezione principale del cristallo.

Si può ottenere luce polarizzata anche per riflessione. Ciò è possibile perché il potere riflettente, cioè il rapporto fra l’energia luminosa riflessa e quella incidente, è diverso per la componente di vibrazione contenuta nel piano di incidenza e per quella ad esso perpendicolare. Questo rapporto dipende dall'angolo di incidenza e dall'indice di rifrazione della sostanza riflettente. Per il vetro (e per altre sostanze dielettriche come il plexiglas e l'acqua ) esiste un particolare valore dell'angolo di incidenza, detto angolo di Brewster, per il quale il potere riflettente per la componente di vibrazione nel piano di incidenza è nullo e quindi la luce riflessa è totalmente polarizzata.

Il polariscopio a gomito⁴³⁰ era utilizzato per produrre luce polarizzata per riflessione. Il fascio di luce incidente, proveniente da una lanterna di proiezione, in particolare quella "universale" di Leybold, viene riflesso secondo un angolo di 58°, corrispondente all'angolo di Brewster, che consente di ottenere luce riflessa polarizzata. veniva anche usato insieme a Lamine di gesso⁴⁹⁰ il risultato è mostrato nell'immagini A,B,C riprese con angoli diversi.

Anche il polariscopio di Arago²⁸⁹ è stato progettato per ottenere luce polarizzata per riflessione. Il raggio di luce incide su una prima lastra annerita e viene riflesso. La luce, polarizzata per riflessione, entra in un tubo annerito internamente e provvisto di diaframmi per selezionare i raggi paralleli. Il raggio di luce polarizzata che esce ha quindi la direzione dell'asse del tubo. All'uscita dal tubo il raggio incide su una seconda lastra annerita, che funziona da analizzatore. Il raggio viene nuovamente riflesso, e forma l'immagine sullo schermo E (o sull'occhio). Il tubo può essere regolato in altezza e in inclinazione, e anche le superfici riflettenti ai suoi estremi sono regolabili. L'apparecchio è impiegato per dimostrare che la massima luminosità dell'immagine si ottiene quando i due piani di riflessione sono paralleli, mentre la minima luminosità si osserva quando questi due piani sono perpendicolari.

I polarimetri^587,590 sono invece strumenti usati per misurare l’effetto di sostanze otticamente attive sulla luce polarizzata. Gli zuccheri, in particolare, se attraversati da luce polarizzata linearmente, fanno ruotare di un certo angolo il piano di polarizzazione del vettore elettrico. L’angolo dipende dal potere rotatorio della sostanza e dallo spessore attraversato. I polarimetri vengono quindi impiegati per determinare la quantità di zucchero presente in una soluzione zuccherina.

Il polaroid, che è una lamina di materiale le cui molecole sono molto allungate, lascia passare solo la componente di E parallela alle sue molecole.

Catturare la luce del sole

Eliostati

L'eliostato è uno strumento che riflette la luce del sole in una direzione fissa. Per questo contiene uno specchio che, mediante un sistema a orologeria, segue il moto apparente del sole. L'eliostato è quindi in grado di assicurare un'illuminazione continua a esperimenti di ottica (per esempio spettroscopia) e a strumenti ottici che richiedono una illuminazione (per esempio il microscopio). L'utilizzo nelle aule è illustrato dalla figura a lato.

Sono esposti due eliostati Grande Eliostato di Gambey⁵⁸² e Eliostato di Silbermann⁶⁰⁰ costruito da Duboscq.

Monocromatori

Sono dispositivi che scompone un fascio di luce bianca in fasci di

luce monocromatica. Sono esposti il Monocromatore²⁰³ e il Grande Monocromatore⁸²³.