Polarisation, fys. 1. Genom att låta naturligt ljus, d. v. s. sådant, som direkt kommer från en ljuskälla (solljuset, ljuset från en brinnande lampa, det elektriska ljuset), undergå vissa bestämda fysikaliska processer erhåller detsamma egenskaper, som i väsentlig mån modifiera dess natur. Och ehuru denna förändring icke kan omedelbart med ögat uppfattas, såsom ej berörande färgen eller ljusstyrkan, kan den likväl med användning af lämpliga apparater och instrument (polarisationsapparater) undersökas och uppmätas. En sådan modifikation benämnes polarisation, ett så förändradt ljus polariseradt. Enligt undulationsteorien (se Ljus 1) förklaras denna förändring genom det antagandet att af de mot ljusstrålen transversella vibrationer, som utgöra ljusfenomenet, en del upphäfves, och endast de, som ske i en bestämd riktning, qvarstå och fortplanta sig vidare. I art. Ljus är korteligen redogjordt för de olika slagen af polarisation. Här skall blott tilläggas, att lineär polarisation kan framkallas genom reguliär reflexion (spegling), i hvilket fall det reflekterade ljuset i allmänhet blir delvis (partielt) polariseradt, men att det endast när ljuset infaller under en bestämd, af det reflekterande ämnets brytningsförhållande beroende infallsvinkel, den s. k. polarisationsvinkeln (se sp. 1464), antager en fullständig polarisation. Äfven vid vanlig (enkel) brytning blir det genomgångna brutna ljuset delvis polariseradt, och detta vid alla infallsvinklar, så att någon fullständig polarisation på detta sätt icke kan åstadkommas. Den fullkomligaste metod att polarisera ljuset består i att låta det passera en genomskinlig dubbelbrytande kristall. I detta fall erhåller man nämligen i allmänhet tvänne skilda ljusknippen, hvilka båda äro fullständigt polariserade, och det sålunda, att de qvarstående vibrationsriktningarna i de båda bilderna falla i mot hvarandra vinkelräta plan, nämligen den extraordinära strålens i ett genom kristallens optiska axel gående plan (det s. k. hufvudsnittet; se Principalsnittet) och den ordinära strålens i ett mot detta vinkelrätt plan (se Dubbelbrytning). Med polariseradt ljus kan man frambringa en stor mängd egendomliga optiska fenomen, såsom färgade ytor, färgringar genomskurna af mörka band eller kors m. fl., hvilka företeelser pläga sammanfattas under benämningen kromatisk polarisation, om man nämligen låter sådant ljus på lämpligt sätt passera genom tunna genomskinliga lameller af dubbelbrytande ämnen och analyserar det genomgångna ljuset. Läran om ljusets polarisation utgör en af optikens vigtigaste delar. -- Äfven det strålande värmet kan polariseras och visar då analoga egenskaper med polariseradt ljus. -- Polarisationsapparater kallas sådana apparater, med hvilka naturligt ljus förvandlas till (lineärt) polariseradt och beskaffenheten af detta ljus undersökes. En sådan apparat består af två delar, nämligen den s. k. polarisatorn, hvarigenom polarisationen framkallas, och analysören l. analysatorn, hvarmed undersökningen verkställes. Till polarisator och analysör kan man begagna hvarje medel, som polariserar det naturliga ljuset, således en reflekterande glasskifva. som gör en vinkel af 35° 25' med den infallande strålen, en sats på hvarandra uppstaplade glasskifvor, formerande med infallsstrålen nämnda vinkel och genom hvilken ljuset får passera, en dubbelbrytande kalkspatkristall, hvars ena stråle bortskymts genom ett diafragma, så att endast den andra får framkomma genom apparaten till ögat, en turmalin, ett Nicols prisma (se d. o.) o. s. v. Polarisationsapparater finnas af flere slag. Den enklaste är den af Malus i början af 1800-talet först angifna. En spegel (mn) af Fig. 1. svart glas eller obsidian är, såsom figuren utvisar, medelst tvänne ståndare fäst vid ett rör (a), hvilket är vridbart omkring sin axel. Längs med denna axel inkommer ljusstrålen (s) och reflekteras mot spegeln. Den reflekterade strålen (r), som i figuren föreställes ligga i papperets plan, utträder naturligtvis ur detta plan, när röret vrides omkring. Är nu det infallande ljuset opolariseradt, d. v. s. vanligt eller naturligt ljus, så bibehåller det reflekterade ljuset sin styrka oförändrad under rörets kringvridning; är detsamma åter polariseradt, så ändrar sig det reflekterade ljusets styrka och det sålunda, att den största ljusstyrkan uppträder vid tvänne 180° från hvarandra skilda lägen hos röret, under det att minimi-intensiteten visar sig vid en vridning af 90° från de bägge maximi-lägena. Minskningen i ljusstyrka kan vara så stor, att det reflekterade ljuset helt och hållet utsläckes, när apparaten kommer i nyss nämnda minimi-lägen. Detta eger rum, när spegeln (mn) ställes i en vinkel af 35° 25' mot strålen s och det infallande ljuset är fullständigt polariseradt. Genom detta försök kan man således afgöra om det ljus, som faller på spegeln, är polariseradt eller ej samt äfven om denna polarisation är fullständig eller partiel. Spegeln, använd på detta sätt, är följaktligen en analysör. Men den kan äfven begagnas såsom polarisator. För detta ändamål behöfver man blott låta naturligt ljus falla på honom under en vinkel af 35° 25' mot ytan, då den reflekterade strålen blir fullständigt polariserad. Malus' polarisationsapparat består af tvänne sådana vridbara speglar af svart glas, hvilkas infallsplaner kunna ställas i olika vinklar mot hvarandra, under det speglarna fortfarande bilda en vinkel af 35° 25' med axeln till det rör, kring hvilket vridningen sker. Utgår man från det läge, der nämnda infallsplaner äro parallella, och vrider den ena spegeln, under det man betraktar den från båda speglarna reflekterade bilden af ett lysande eller belyst föremål, så minskas ljusstyrkan oupphörligt, och ljuset utsläckes helt och hållet, när infallsplanerna blifva vinkelräta mot hvarandra. Vid fortsatt vridning af spegeln tilltager ljuset å nyo, och bilden blir som ljusstarkast, när infallsplanerna åter blifva parallella. -- Med Malus' apparat kan man endast visa det nu omnämnda fundamentalförsöket, men detsamma lämpar sig ej för vidare undersökning af det polariserade ljusets öfriga egenskaper, och särskildt icke för studiet af de dubbelbrytande kristallernas förhållande i polariseradt ljus. För detta ändamål har man gifvit dessa apparater andra konstruktioner. Den vanligaste är Nörrembergs polarisationsapparat, hvars anordning ses af närstående figur. En ljusstråle (s)
Fig. 2.
infaller under en vinkel 35° 25 inot den genomskinliga glasskifvan n, reflekteras derifrån i riktningen np vinkelrätt mot en spegel p, som återkastar honom i riktningen pn. Af detta ljus går en del genom glasskifvan uppåt från n till r, der den reflekteras mot den vridbara spegeln r af svart glas. Vid första reflexionen mot glasskifvan n blef ljusstrålen fullständigt polariserad och har nu alla en polariserad ljusstråles egenskaper, när han träffar spegeln r. Som denna spegels infallsplan kan vridas i alla vinklar mot glasskifvan n:s infallsplan, så inses, att genom den förres vridning alla grader af ljusstyrka kunna framkallas, och att, när dessa infallsplan, såsom figuren antyder, stå vinkelrätt mot hvarandra, något ljus icke reflekteras från spegeln r. Vill man med denna apparat undersöka en kristall i polariseradt ljus, behöfver man blott lägga den på den mellan polarisatorn n och analysören r placerade plattan ak, som är försedd med en öppning e för ljusets genomsläppande. Alltefter kristallens natur, tjocklek och läge på plattan framträda då färger, hvilka undergå förändringar i intensitet eller nyans, när man vrider analysören eller kristallen. I denna apparat kan äfven det svarta glaset, som tjenar till analysör, ersättas med en turmalin eller ett Nicols prisma, hvilka placeras på öfre plattan i. Detta medför större beqvämlighet vid observerandet. -- Polarisationsellipsoid kallar man den ellipsoid, som geometriskt representerar den olika fortplantningshastigheten af den ordinära och extraordinära ljusvågen i olika riktningar inom en dubbelbrytande kristall. -- Polarisationsmikroskop är en apparat för att observera de färgade ringar, som uppstå, när ett konvergerande ljusknippe af polariseradt ljus genomgår en lamell af något dubbelbrytande ämne. Mellan tvänne nicolska prismer, polarisatorn och analysörn, befinna sig tvänne linssystem, som inåt sluta med tvänne nära halfsferiska linser, mellan hvilkas inåt vända plana ytor kristall-lamellen placeras. Apparaten är en polarisationsapparat, applicerad för ofvannämnda särskilda ändamål. Hafva kristallskifvorna större tjocklek, kan man för samma ändamål begagna turmalintången (se d. o.) eller, ännu bättre, Nörrembergs polarisationsapparat, så framt man nämligen förser den med linser för synfältets förstoring. -- Benämningen polarisationsmikroskop använder man äfven någon gång för de mikroskop, som äro försedda med tvänne nicolska prismer, det ena (polarisatorn) placeradt under objektivbordet, det andra (analysören) omedelbart öfver okularet för undersökning af mikroskopiska föremåls förhållande i polariseradt ljus. -- Haidingers polarisationsknippe kallas en ytterst svag subjektiv bild, som visar sig, när polariseradt ljus från en yta intränger i ögat. Den har formen af tvänne mot hvarandra vända kärfvar af blekgul färg, hvilka med tvänne dylika i blåviolett färgton bilda ett kors. De förras midtlinie sammanfaller med polarisationsplanet. Vid uppmärksamt aktgifvande synes denna figur, om man betraktar ett hvitt moln genom ett Nicols prisma, som man hastigt vrider omkring, eller om man hastigt riktar blicken mot de ställen på en klar himmel, hvarest polarisationen är stark. -- Polarisationsplan kallas det infallsplan, hvari en lineärt polariserad ljusstråle vid reflexion erhåller sin största intensitet. Det mot detta äfvenledes genom strålen lagda vinkelräta planet plägar kallas vibrationsplan, emedan man antager, att etervibrationerna ske i detta plan, en åsigt, som hyllats af Fresnel, Cauchy och de fleste fysici, som sysselsatt sig med optikens teori, hvaremot Neumann, Mac Cullagh och åtskilliga andra antaga, att vibrationerna ske i polarisationsplanet. Att på experimentel väg afgöra hvilkendera åsigten är den riktiga, utgör ett af den experimentella optikens mest svårlösta problem. -- Polarisationsvinkel kallar man den infallsvinkel, vid hvilken det reflekterade ljuset blir fullständigt polariseradt. Brewster har visat, att vid denna infallsvinkel stå den från ytan reflekterade och den genomgående (brutna) strålen vinkelrätt mot hvarandra. Denna sats benämnes efter sin upptäckare »Brewsters lag». -- Den infallsvinkel, under hvilken polariseradt ljus måste träffa en metallyta, för att den ena af de vid reflexionen uppkommande, mot hvarandra vinkelrätt polariserade ljusvibrationer, hvilka tillsammans bilda den elliptiskt polariserade reflekterade strålen, skall erhålla ett försprång framför den andra af en fjerdedels ljusvågslängd, kallas principal-incidens (hufvud-infallsvinkel). Låter man tillika det på metallytan infallande ljusets polarisationsplan hafva ett sådant läge, att de båda nämnda vibrationerna göra lika stora utslag, så blifver det reflekterade ljuset cirkulärt polariseradt. Man kan således genom en enda reflexion förvandla lineärt polariseradt ljus till cirkulärt. Principal-incidensen är vidare hos en och samma metall olika för olika färger. Med rödt ljus fann Jamin följande värden på denna vinkel: hos silfver 75° 1', hos klockmetall 74° 15', hos stål 77° 4', hos zink 75° 11' och hos spegelmetall 76° 14'; med violett ljus (fraunhoferska linien H) resp.: 66° 12', 70° 2', 74° 32', 71° 18' och 71° 56'. En metallyta är fullständigt karakteriserad till sin reflekterande förmåga, när dess principal-incidens och den vinkel, som det infallande ljusets polarisationsplan gör med infallsplanet, äro kända. Dessa tvänne vinklar kunna derför betraktas såsom metallens optiska konstanter. -- 2. Så ofta en galvanisk ström genomgår en sammansatt vätska, eger sönderdelning, elektrolys (se d. o.), rum, och de på elektroderna uppträdande sönderdelningsprodukterna, jonerna, uppväcka vid sin beröring med dem nya elektromotoriska krafter eller endast kemiska reaktioner. Uppstå nya elektromotoriska krafter, framkalla dessa en ström, en polarisationsström, som går i motsatt riktning mot den ursprungliga strömmen och försvagar densamma. Fenomenet kallas polarisation, och elektroderna sägas vara polariserade. Huru polarisationen upphäfves vid de s. k. konstanta staplarna och angående dess betydelse vid de sekundära staplarna se Galvanisk stapel. 1. R. R. 2. A. Bi-n.