تیغه موج (تاخیرساز نوری) ……………….. ادوات نوری
وقتی که نور به دو قطبشگر که با راستاهای عمود برهم قرار دارند بتابد، مطابق آنچا از نور قطبیده و قطبشگر می دانیم، نوری عبور نمی کند. نور در گذر از قطبشگر اول قطبیده خطی می شود و چون محور قطبشگر دوم عمود بر این قطبش است، نور کاملا سد می شود. ولی در کار با چنین ابزاری در بسیاری موارد شاهد عبور نور به شرط قرار دادن اجسامی مثل چسب نواری، طلقهای سلفون و برخی محیطهای شفاف دیگر هستیم. وقتی که نور از قطبشگر دوم عبور می کند به معنای آن است که قطبش آن تغییر کرده یا اساسا نور غیر قطبیده شده است.
اگر با چرخاندن محیط شفاف قرار گرفته بین دو قطبشگر، تغییری در شدت نور خروجی پیش نیامد، ممکن است نور غیر قطبیده شده باشد یا قطبش نور دایروی شده باشد. اگر با چرخاندن قطعه شدت نور تغییر کرد محیط سر راه یک محیط دوشکستی است.منظور از محیط دوشکستی این است که ضریب شکست محیط در دو راستای عمود بر هم متفاوت است یا به عبارتی سرعت نور در دو راستای عمود بر هم در داخل این محیط متفاوت است. چنین محیطی اثر تاخیرسازی دارد و به عنوان تیغه موج استفاده می شود. با چرخاندن این تیغه در هر نیم دور نور خروجی کم و زیاد یا تاریک و روشن می شود. علت این امر را چنین می توان توصیف کرد که اگر قطبش نوری که به این تیغه می تابد منطبق با یکی از محورهای تند یا کند تیغه باشد، تغییری در قطبش پیش نمی آید و همچنان نوری از قطبشگر دوم خارج نمی شود. ولی با چرخاندن تیغه قطبش ورودی دو مؤلفه پیدا می کند که یکی تند و یکی کند از تیغه گذر می کند و باعث می شود که هنگام خروج از تیغه قطبش تغییر کند تا جایی که در زاویه 45 درجه بیشترین تغییر ایجاد می شود و بیشترین نور از قطبشگر دوم خارج می شود و در 90 درجه دوباره قطبش بر یکی از محورهای تیغه منطبق می شود و نوری از قطبشگر دوم خارج نمی شود.
يک دسته پرتو قطبيده خطي با قطبش 45 درجه مثل راستای سبز رنگ در شکل زیر را فرض کنید. وقتي ميخواهيم اين نوسان را در دو راستاي عمود برهم تجزيه کنيم، به سايه نوسان اصلي روي محور مورد نظرمان نگاه ميکنيم و آن را مولفه نوسان در راستاي مورد نظر ميناميم. مثلا در شکل زیر نوسانهاي آبي و زرد، تجزيه شده نوسان سبز روي محور هاي خاکستري هستند. وقتي نوسان را در دو راستا تجزيه ميکنيم با جمع کردن دوباره آنها باهم، بايد به نوسان اوليهمان برسيم. اما چه چيز تعيين ميکند که شکل نوسان اوليه ما چه بوده است؟! اگر شما يک قطبش دايرهاي را هم روي دو محور مشابه محورهاي بالا تجزيه کنيد، نتيجه آن دو نوسان خطي در راستاي محورها خواهد بود.
در واقع نسبت حالتهاي نوسان دو مولفه به هم، میتواند شکل نوسان را تعيين کند. يکبار ديگر به نوسان خطي نگاه کنيد: وقتي در راستايx نوسان به آخرين نقطه رسيده و ميخواهد برگردد، نوسان در راستاي y هم به انتهاي مسير رسيده و ميخواهد برگردد. حالا به نوسان دايرهاي نگاه کنيد: وقتي نوسان در راستاي x به آخر مسير ميرسد، نوسان در راستاي y وسط مسير است يعني نوسان در راستاي y يک چهارم نوسان از نوسان در راستاي x عقب تر است (دقت داشته باشيد که يک نوسان کامل يک رفت و برگشت است يعني دو برابر طول مسير نوسان) همين فاصله بين حالتهاي نوسان (که به آن فاز نوسان ميگويند) شکل نوسان اصلي را که جمع دو مولفه است تعيين ميکند.
بحث تیغه موج را ادامه میدهیم:
يک قطبش خطي داريم که ميخواهيم آن را به قطبش ديگري مثلا دايرهاي تبديل کنيم. کافي است يکي از اين دو مولفه کمي زودتر از تيغه موج خارج بشود و تا رسيدن مولفه ديگر، يک چهارم نوسان هم انجام بدهد تا نوري که از تيغه موج عبور کرده قطبش دايرهاي داشته باشد. (البته به شرطي که دامنه نوسان دو مولفه هم با هم برابر باشد. يعني مسير اصلي نوسان با دو محور زاويه 45 درجه داشته باشد. در غير اين صورت قطبش بيضوي خواهيم داشت.)
در اينجا چند نکته مهم وجود دارد:
1. وقتي قطبش نه خطي است و نه دايرهاي، بيضوي است.
2. در مبحث شکست نور ديديم که ضريب شکست به طول موج هم وابسته است يعني براي يک ماده مشخص، ضريب شکست براي نور آبي با نور قرمز متفاوت است. پس سرعت حرکت نور قرمز و آبي درون يک ماده شفاف باهم متفاوت است. بنابراین اگر شما يک تيغه موج داريد که نور قرمز پلاريزه خطي را برايتان به پلاريزه دايرهاي تبديل ميکند، نبايد انتظار داشته باشيد که بتواند با نور آبي هم چنین کاری را انجام بدهد. در واقع يک تيغه موج براي طول موجهاي مختلف، اختلاف راههاي متفاوت ايجاد ميکند. براي همين يک تيغه نيم موج براي نور آبي، براي نور قرمز دقيقا نيم موج نيست .
3. اختلاف فازي که تيغه موج بين دو مولفه نوسان ايجاد ميکند، به قطر تيغه هم وابسته است: هر قدر قطر تيغه بيشتر باشد مدت زماني که دو مولفه نوسان با سرعتهاي متفاوت حرکت ميکنند بيشتر ميشود و در نتيجه اختلاف فاز آنها زياد تر ميشود.