La polarizzazione della luce è il fenomeno per cui il campo elettrico della luce oscilla lungo direzioni specifiche.
Infografica scientifica sulla polarizzazione della luce, sui polarizzatori incrociati e sulla legge di Brewster.
Indice dell’articolo
Che cos’è la polarizzazione della luce
La polarizzazione della luce si osserva quando il campo elettrico della luce viene selezionato lungo direzioni specifiche.
In una sorgente luminosa ordinaria, come una lampadina o il Sole, il campo elettrico oscilla in molte direzioni diverse, tutte perpendicolari alla direzione di propagazione.
Quando la luce attraversa un filtro polarizzatore, viene selezionata una sola direzione di oscillazione: si ottiene così luce polarizzata linearmente.
Polarizzazione e onde trasversali
Nelle onde trasversali l’oscillazione avviene perpendicolarmente alla direzione di propagazione. La luce appartiene a questa categoria: il campo elettrico e il campo magnetico oscillano in direzioni perpendicolari tra loro e perpendicolari alla direzione in cui l’onda si propaga.
Le onde longitudinali, come il suono nell’aria, oscillano invece parallelamente alla propagazione e non presentano una direzione trasversale selezionabile da un filtro polarizzatore.
Filtri polarizzatori
I filtri polarizzatori sono dispositivi che lasciano passare soltanto la componente del campo elettrico orientata lungo una particolare direzione, detta asse di trasmissione.
Se due polarizzatori vengono ruotati uno rispetto all’altro, la luminosità trasmessa cambia progressivamente. Quando i loro assi sono paralleli, passa molta luce; quando sono perpendicolari, la luce viene quasi completamente bloccata.
Legge di Malus
L’intensità della luce trasmessa da un analizzatore dipende dall’angolo formato tra la direzione di polarizzazione della luce incidente e l’asse del filtro.
Se l’angolo è 
, l’intensità trasmessa è massima. Se l’angolo è 
, l’intensità ideale diventa nulla.
Polarizzazione per riflessione e legge di Brewster
Quando un raggio di luce non polarizzata colpisce una superficie riflettente, il raggio riflesso può diventare parzialmente polarizzato. In una condizione particolare, detta angolo di Brewster, il raggio riflesso risulta completamente polarizzato.
Questo accade quando il raggio riflesso e il raggio rifratto sono perpendicolari tra loro. In tale situazione la componente del campo elettrico parallela al piano di incidenza non viene riflessa.
L’angolo di Brewster dipende dagli indici di rifrazione dei due mezzi attraversati dalla luce.
Polaroid e materiali polarizzatori
Alcuni materiali sono capaci di assorbire selettivamente determinate direzioni di oscillazione del campo elettrico. Tra i materiali naturali con proprietà polarizzatrici si ricordano calcite, quarzo e tormalina.
I filtri Polaroid, invece, sono dispositivi sintetici costituiti da strutture molecolari orientate lungo una direzione preferenziale. Grazie a questa organizzazione interna, essi permettono di ottenere luce polarizzata in modo semplice ed efficace.
Materiali naturali
Calcite, quarzo e tormalina possono modificare lo stato di polarizzazione della luce.
Filtri moderni
I polarizzatori sintetici sono usati in fotografia, schermi LCD, occhiali da sole e strumenti scientifici.
Esperimento reale sulla polarizzazione
È possibile osservare direttamente il fenomeno usando uno smartphone, un monitor LCD o un tablet e un paio di occhiali polarizzati.
- Accendi uno schermo LCD, per esempio quello di uno smartphone.
- Osserva lo schermo attraverso occhiali polarizzati.
- Ruota lentamente gli occhiali davanti allo schermo.
- Lo schermo apparirà progressivamente più scuro, fino quasi a spegnersi.
Applicazioni della polarizzazione
La polarizzazione non è soltanto un fenomeno teorico: viene utilizzata in molte tecnologie quotidiane e in numerosi strumenti scientifici.
🕶️ Occhiali polarizzati
Riducono i riflessi provenienti da acqua, neve, vetri e asfalto, migliorando comfort visivo e sicurezza.
📱 Display LCD
Gli schermi a cristalli liquidi sfruttano la rotazione controllata della polarizzazione per modulare la luce.
📸 Fotografia
I filtri polarizzatori aumentano il contrasto del cielo, riducono i riflessi e migliorano la resa delle superfici.
🎬 Cinema 3D
Le immagini destinate ai due occhi possono essere separate mediante polarizzazioni differenti.
Simulazione interattiva della polarizzazione
Approfondisci anche:
propagazione della luce,
interferenza delle onde,
diffrazione delle onde,
riflessione e rifrazione della luce.
Per un approfondimento generale puoi consultare anche
questa voce enciclopedica sulla polarizzazione.
Domande frequenti sulla polarizzazione
Che cos’è la polarizzazione della luce?
È il fenomeno per cui le oscillazioni del campo elettrico della luce vengono limitate a una direzione specifica.
Perché la luce può essere polarizzata?
Perché la luce è un’onda trasversale: il suo campo elettrico oscilla perpendicolarmente alla direzione di propagazione.
Che cosa succede con due polarizzatori incrociati?
Quando gli assi dei due polarizzatori sono perpendicolari, la luce trasmessa viene quasi completamente bloccata.
A cosa servono gli occhiali polarizzati?
Servono a ridurre i riflessi provenienti da superfici come acqua, neve, vetri e asfalto.