پولاریزیشن یا قطبیت امواج (علوم مخابرات) مهندسی برق _الکترونیک 

نویسنده: دکتر (افشین رشید )


همونطور که می دانید امواج الکترومغناطیسی از بر هم پیوستن  دو میدان الکتریکی و مغناطیسی بوجود میاید. ماهیت میدان الکتریکی بصورت برداری هست.یک بردار که هم طولش تغییر می کند و هم حول مبدا می چرخد.

پلاریزاسیون یا «پلاریزاسیون موج» (Wave Polarization)، یک خاصیت از «امواج عرضی» (Transverse Waves) است. به طور خلاصه، پلاریزاسیون جهت هندسی نوسان‌ها را مشخص می‌کند.

خاصیتی از یک موج الکترومغناطیسی تشعشع یافته که جهت و اندازه نسبی بردار میدان الکترونیکی متغیر با زمان را نشان می‌دهد. به عبارت دیگر اگر  بردار میدان الکتریکی را در یک نقطه فضایی ثابت نگه داریم و در جهت انتشار موج به آن نگاه کنیم، منحنی به دست آمده از انتهای بردار نسبت به زمان، به صورت پلاریزاسیون تعریف می‌شود.


جابجایی ذرات در ارتعاشات این امواج، همیشه با جهت انتشار موج هم‌جهت خواهد بود. به این امواج، «امواج طولی» (Longitudinal Waves) می‌گویند. بنابراین در امواج طولی، پلاریزاسیون تعریف نمی‌شود، چرا که نوسان‌ها همواره هم‌جهت با انتشار موج هستند. از انواع امواج عرضی که پلاریزاسیون دارند، می‌توان «امواج الکترومغناطیسی» (Electromagnetic Waves) و «امواج صوتی عرضی» (Transverse Sound Waves) را نام برد. نور،‌ امواج رادیویی و امواج گرانشی از جمله امواج الکترومغناطیسی محسوب می‌شوند. 


«امواج برشی» (Shear Waves) نیز از جمله امواج صوتی عرضی هستند. در برخی از انواع امواج عرضی، جابجایی موج فقط به یک جهت محدود می‌شود. بنابراین این نوع امواج عرضی، پلاریزاسیون ندارند. برای مثال، امواج سطحی در مایعات یا «امواج ثقلی» (Gravity Waves) پلاریزاسیون ندارند. در این امواج، جابجای موج ذره‌ها همواره در یک صفحه عمودی خواهد بود.

یک موج الکترومغناطیسی مانند نور، از یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی نوسان تشکیل شده است. بین این دو میدان پیوندی وجود دارد و تغییر در یکی، باعث تغییر در دیگری می‌شود. همچنین این دو میدان، همواره به یکدیگر عمود هستند. این دو میدان همواره بر جهت انتشار موج عمود هستند.

طبق تعریف، میدان الکتریکی، پلاریزاسیون یا قطبش امواج الکترومغناطیسی را تعیین می‌کند. در «پلاریزاسیون خطی» (Linear Polarization)، میدان‌ها فقط در یک جهت نوسان می‌کنند. در «پلاریزاسیون دایروی» (Circular Polarization) یا «بیضوی» (Elliptical)، میدان‌ها همزمان با حرکت موج با سرعتی ثابت در یک صفحه می‌چرخند. این چرخش می‌تواند دو جهت داشته باشد،  به آن «پلاریزاسیون دایروی راست‌گرد» (Right Circular Polarization) گویند‌. به صورت معکوس، اگر میدان‌ها نسبت به جهت حرکت موج در جهت دست چپ حرکت کنند، به آن «پلاریزاسیون دایروی چپگرد» (Left Circular Polarization) گفته می‌شود.

انتشار نور یا هر موج الکترومغناطیسی دیگر از قطار امواج کوتاه تشکیل شده می‌شود. خورشید، شعله آتش و یا لامپ‌های مهتابی از جمله منابع نور هستند. این قطار امواج، ترکیبی از هر دو پلاریزاسیون را در بر دارد. 

در این حالت، نور را غیر پلاریزه گویند. با عبور نور غیر پلاریزه از یک «پلارایزر» (Polarizer)، نور پلاریزه حاصل می‌شود. پلارایزر، فقط اجازه عبور یک نوع از نور را می‌دهد. بیشتر مواد اپتیکی (مانند شیشه)، ایزوتروپیک هستند و پلاریزاسیون نور عبور کرده از آنها تغییر نمی‌کند. هرچند بعضی مواد، مانند آنهایی که از خود «شکست مضاعف» (Birefringence)، «دو رنگی» (Dichroism) و یا «فعالیت نوری» (Optical Activity) نشان می‌دهند، می‌توانند پلاریزاسیون نور را تغییر دهند. می‌توان از این مواد در ساخت «فیلترهای پلاریزه کننده» (Polarizing Filters) استفاده کرد. هنگامی که نور از یک سطح منعکس می‌شود، بخشی از آن پلاریزه می‌شود.

  • نویسنده: دکتر (افشین رشید )