Teorie
Při šíření elektromagnetického záření prostorem se mění intenzita elektrického a magnetického pole. To si asi nikdo neumí přímo představit, a proto se často používá analogie s mechanickým vlněním například na provaze, které si snadno představíme a vyzkoušíme.
Elektromagnetická vlna.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Rozkmitáme–li jeden konec nataženého provazu, prohýbá se postupně v různých místech nahoru a dolů a tyto vlnky se šíří směrem ke druhému konci. Elektromagnetické vlnění se chová v podstatě obdobně, ovšem se zásadním rozdílem v tom, že zde nekmitá žádný provaz a vůbec žádné hmotné prostředí, ale postupně se zvětšuje a zmenšuje vektor intenzity elektrického (eventuelně magnetického) pole. Jestliže složky elektromagnetického vlnění mají stálý směr, označujeme toto vlnění jako polarizované. Elektromagnetické vlnění obecně nevykazuje vlastnosti polarizovaného vlnění.
Nejčastěji se s polarizovaným/nepolarizovaným zářením setkáme u světla. V obvyklých světelných zdrojích (žárovka, plamen, jiskra, Slunce) probíhají elektromagnetické děje neuspořádaně, elektrická i magnetická složka vlnění mění směr nahodile, takové světlo nazýváme přirozené – nepolarizované. Koncový bod světelného vektoru může tedy opisovat křivku, která může mít jakýkoliv tvar. Odrazem, lomem, absorpcí aj. lze dosáhnout toho, že křivka je v obecném případě elipsa, která ve speciálních případech přechází v kružnici nebo v přímku. Hovoříme pak o světle elipticky, kruhově (cirkulárně) a přímkově (lineárně) polarizovaném.
Polarizované a nepolarizované vlny.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Pro oko se však polarizované světlo nijak neliší od světla přirozeného. K tomu, abychom polarizované světlo rozlišili, popř. abychom zjistili orientaci roviny, v níž leží polarizovaná světelná vlna (kmitová rovina), potřebujeme další zařízení – analyzátor. Tvoří jej vhodný polarizační prostředek, který propouští polarizované světlo jen s určitou orientací kmitové roviny.
Svírají–li dopadové roviny úhel 90° nebo 270°, říkáme, že polarizátor a analyzátor jsou zkřížené; svírají–li úhel 0° nebo 180°, říkáme, že jsou spolu rovnoběžné. Otáčíme–li postupně do polohy zkřížené, mění se intenzita světla od maxima postupně až k nule.
Jestliže se podíváme přes polarizační filtr např. na lesknoucí se okenní sklo a budeme jím otáčet, pak při určité poloze filtru lesk oken vymizí. To znamená, že polarizované světlo filtrem neprošlo. Polarizační filtry obsahují uspořádané krystalky nebo jiné opticky aktivní látky, které vytvoří z nepolarizovaného světla světlo lineárně polarizované podél určité roviny. Pokud je polarizační rovina filtru rovnoběžná s rovinou polarizace světla, projde filtrem všechno světlo, pokud jsou roviny navzájem kolmé, neprojde nic. Opět si to lze představit pomocí jednoduché analogie s vlněním na provaze. Jako polarizační filtr nám bude sloužit laťkový plot, kterým provaz prochází. Budeme–li s provazem kmitat nahoru a dolů, vlnění bez problému projde za plot (kmitání provazu nic nebrání), pokud budeme kmitat vodorovně, zarazí se kmitání provazu o laťky plotu a vlnění se dál nedostane.
Mnoho živočichů je schopno pozorovat polarizované sluneční světlo. Tuto schopnost vyžívají zejména k navigaci, protože sluneční světlo procházející atmosférou je vždy lineárně polarizované a směr polarizace je kolmý ke směru šíření světla před polarizací, tedy ke směru, kde se nachází slunce. Tuto vlastnost můžeme pozorovat zejména u včel, které takto získané informace využívají k orientaci při svých komunikačních tancích. Tuto vlastnost mají také někteří mravenci, pavouci nebo ptáci. Nejvyvinutější smysl pro vnímání polarizovaného světla má brouk vruboun (Scarabaeus Zambezianus), který se živí trusem antilop a prasat bradavičnatých, z něhož si uplácává kuličku. Tu se pak snaží odvalit. Leze přitom pozpátku hlavou dolů a kuličku valí zadníma nohama. Tato poloha mu umožňuje dívat se vzhůru k obloze, orientovat se podle polarizovaného měsíčního světla a lést v přímce. Vyhne se tak střetu s ostatními.
Brouk vruboun.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Podobně Vikingové ho užívali k navigaci při svých cestách Severním mořem, když Slunce bylo pod horizontem (vzhledem k vysoké hodnotě severní šířky). Tito dávní mořeplavci objevili některé krystaly (nyní nazývané kordierity), které měnily svou barvu, když se otáčely v polarizovaném světle. Když se námořníci dívali na oblohu skrze takový krystal a otáčeli jím kolem směru pozorování, mohli zaměřit směr ke Slunci a tak zjistit, kde je jih.
