Rotatia planului de polarizare cu cuart

Rotatia planului de polarizare cu cuart

Experimentul Rotatia planului de polarizare cu cuart studiaza activitatea optica a cristalelor, in acest caz un cristal de cuart. In functie de directia de intersectie fata de axa optica, cuartul roteste lumina in sensul acelor de ceasornic (“dreapta”) sau in sens invers acelor de ceasornic (“stanga”). Un filtru galben este folosit deoarece unghiul de rotatie optica depinde puternic de lungimea de unda a luminii.

Obiectivele experimentului includ:

Observarea rotatiei planului de polarizare de catre cuart intr-o configuratie a doua polarizoare incrucisate.

Distingerea intre cuartul cu rotatie dreapta, stanga si cel care nu roteste lumina (adica taiat paralel cu axa optica a cristalului).

Principiile acestui experiment se bazeaza pe activitatea optica a cristalelor de cuart. Atunci cand o placa de cuart paralela cu planul de sectiune al cristalului, numit axa optica, este plasata in calea razelor de lumina intre doua polarizoare incrucisate, campul vizual este luminat (F. Arago, 1811). Pentru lumina monocromatica, intunericul revine in momentul in care analizorul este rotit cu un anumit unghi . Aceasta inseamna ca placa de cuart a rotit planul de polarizare al luminii cu unghiul .

Puterea de rotatie a cristalului de cuart se datoreaza structurii sale cristaline helicoidale, care determina viteze de faza diferite pentru propagarea luminii polarizate circular dreapta si circular stanga in cristal. Lumina liniar polarizata care intra in cristal poate fi descompusa intr-o unda partiala polarizata circular dreapta si una circular stanga. Cele doua unde partiale se propaga la viteze de faza diferite, astfel incat apare o diferenta de faza, proportionala cu distanta parcursa in cristal. Dupa ce cele doua unde partiale au parcurs aceasta distanta, suprapunerea lor rezulta intr-o unda liniar polarizata a carei directie de polarizare este rotita fata de unda originala. Astfel, unghiul de rotatie este proportional cu distanta parcursa in cristal, adica cu grosimea d-ului cristalului.

Exista cuarturi dreapta si stanga. Intr-o rotatie spre dreapta, planul de polarizare este rotit in sensul acelor de ceasornic, vazut de catre un observator care priveste in directia opusa propagarii razelor de lumina, intr-o rotatie spre stanga, planul de polarizare este rotit in sens invers acelor de ceasornic. Deoarece unghiul de rotatie depinde puternic de lungimea de unda a luminii, este utilizata lumina monocromatica in experiment.