المستقطب

المستقطب أو المستقطب هو مرشح بصري يسمح بمرور موجات الضوء ذات الاستقطاب المحدد مع حجب موجات الضوء ذات الاستقطابات الأخرى. ^{[1] [2] [3] [4]} يمكنه تصفية شعاع من الضوء ذو استقطاب غير محدد أو مختلط إلى شعاع ذو استقطاب محدد جيدًا، يُعرف باسم الضوء المستقطب . تُستخدم المستقطبات في العديد من التقنيات والأجهزة البصرية . تجد المستقطبات تطبيقات في التصوير الفوتوغرافي وتقنية LCD . في التصوير الفوتوغرافي، يمكن استخدام مرشح الاستقطاب لتصفية الانعكاسات.

الأنواع الشائعة من المستقطبات هي المستقطبات الخطية والمستقطبات الدائرية. يمكن أيضًا تصنيع المستقطبات لأنواع أخرى من الموجات الكهرومغناطيسية إلى جانب الضوء المرئي، مثل الموجات الراديوية والموجات الدقيقة والأشعة السينية .

يمكن تقسيم المستقطبات الخطية إلى فئتين عامتين: المستقطبات الماصة، حيث يمتص الجهاز حالات الاستقطاب غير المرغوب فيها، والمستقطبات المقسمة للشعاع، حيث ينقسم الشعاع غير المستقطب إلى شعاعين بحالات استقطاب متعاكسة. غالبًا ما تسمى المستقطبات التي تحافظ على نفس محاور الاستقطاب بزوايا سقوط متفاوتة ^{[ بحاجة لتوضيح ]} المستقطبات الديكارتية ، حيث يمكن وصف متجهات الاستقطاب بإحداثيات ديكارتية بسيطة (على سبيل المثال، أفقي مقابل رأسي) مستقلة عن اتجاه سطح المستقطب. عندما تكون حالتا الاستقطاب نسبيتين لاتجاه السطح (عادةً ما توجد مع انعكاس فرينل)، يطلق عليهما عادةً ^{s و} p . يمكن إهمال هذا التمييز بين الاستقطاب الديكارتي والاستقطاب s - p في كثير من الحالات، ولكنه يصبح مهمًا لتحقيق تباين عالٍ وانتشارات زاوية واسعة للضوء الساقط.

تظهر بعض البلورات ، بسبب التأثيرات التي تصفها بصريات البلورات ، ظاهرة ثنائية اللون ، وهي امتصاص تفضيلي للضوء المستقطب في اتجاهات معينة. وبالتالي يمكن استخدامها كمستقطبات خطية. وأشهر بلورة من هذا النوع هي التورمالين . ومع ذلك، نادرًا ما تستخدم هذه البلورة كمستقطبة، لأن التأثير ثنائي اللون يعتمد بشدة على الطول الموجي ويبدو البلورة ملونة. كما أن الهيراباثيت ثنائي اللون، وليس ملونًا بقوة، ولكن من الصعب نموه في بلورات كبيرة.

يعمل مرشح الاستقطاب بولارويد على نحو مماثل على المستوى الذري لمستقطب الشبكة السلكية. كان مصنوعًا في الأصل من بلورات هيراباثيت مجهرية. يتكون شكله الحالي على شكل ورقة H من بلاستيك كحول البولي فينيل (PVA) مع شوائب اليود . يتسبب تمدد الورقة أثناء التصنيع في محاذاة سلاسل PVA في اتجاه معين. تتمكن الإلكترونات التكافؤية من شوائب اليود من التحرك بشكل خطي على طول سلاسل البوليمر، ولكن ليس بشكل عرضي لها. لذلك يمتص الضوء الساقط المستقطب بالتوازي مع السلاسل بواسطة الورقة؛ وينتقل الضوء المستقطب بشكل عمودي على السلاسل. تجعل متانة وفائدة بولارويد منه النوع الأكثر شيوعًا من المستقطبات المستخدمة، على سبيل المثال للنظارات الشمسية والمرشحات الفوتوغرافية وشاشات الكريستال السائل . كما أنها أرخص بكثير من الأنواع الأخرى من المستقطبات.

يتكون النوع الحديث من المستقطبات الماصة من جزيئات نانوية فضية ممدودة مدمجة في ألواح زجاجية رقيقة (≤0.5 مم). هذه المستقطبات أكثر متانة ويمكنها استقطاب الضوء بشكل أفضل بكثير من فيلم بولارويد البلاستيكي، وتحقيق نسب استقطاب تصل إلى 100000:1 وامتصاص الضوء المستقطب بشكل صحيح بنسبة منخفضة تصل إلى 1.5٪. ^{[5] تعمل هذه المستقطبات الزجاجية بشكل أفضل للضوء} تحت الأحمر طويل الموجة ، وتستخدم على نطاق واسع في الاتصالات بالألياف الضوئية .

تقسم أجهزة الاستقطاب المقسمة للشعاع الشعاع الوارد إلى شعاعين يختلفان في الاستقطاب الخطي . بالنسبة لجهاز الاستقطاب المثالي، فإن هذين الشعاعين سيكونان مستقطبين بالكامل، مع استقطابات متعامدة. ومع ذلك، بالنسبة للعديد من أجهزة الاستقطاب المقسمة للشعاع الشائعة، فإن أحد الشعاعين الخارجين فقط يكون مستقطبًا بالكامل. يحتوي الشعاع الآخر على مزيج من حالات الاستقطاب.

على عكس المستقطبات الماصة، لا تحتاج المستقطبات المقسمة للشعاع إلى امتصاص وتبديد طاقة حالة الاستقطاب المرفوضة، وبالتالي فهي أكثر ملاءمة للاستخدام مع أشعة عالية الكثافة مثل ضوء الليزر . كما أن مقسمات الشعاع المستقطبة الحقيقية مفيدة أيضًا حيث يتم تحليل مكوني الاستقطاب أو استخدامهما في وقت واحد.

عندما ينعكس الضوء (بواسطة انعكاس فرينل) بزاوية من واجهة بين مادتين شفافتين، فإن الانعكاسية تختلف للضوء المستقطب في مستوى السقوط والضوء المستقطب عموديًا عليه. يُقال إن الضوء المستقطب في المستوى مستقطب p ، بينما يُقال إن الضوء المستقطب عموديًا عليه مستقطب s . عند زاوية خاصة تُعرف بزاوية بروستر ، لا ينعكس أي ضوء مستقطب p من السطح، وبالتالي يجب أن يكون كل الضوء المنعكس مستقطبًا s ، مع وجود مجال كهربائي عمودي على مستوى السقوط.

يمكن صنع مستقطب خطي بسيط عن طريق إمالة كومة من ألواح الزجاج بزاوية بروستر بالنسبة للشعاع. ينعكس بعض الضوء المستقطب s من كل سطح لكل لوح. بالنسبة لكومة الألواح، يؤدي كل انعكاس إلى استنزاف شعاع الضوء المستقطب s الوارد ، مما يترك جزءًا أكبر من الضوء المستقطب p في الشعاع المنقول في كل مرحلة. بالنسبة للضوء المرئي في الهواء والزجاج النموذجي، تكون زاوية بروستر حوالي 57 درجة، وينعكس حوالي 16٪ من الضوء المستقطب s الموجود في الشعاع لكل انتقال من الهواء إلى الزجاج أو من الزجاج إلى الهواء. يتطلب الأمر العديد من الألواح لتحقيق استقطاب متوسط ​​​​للشعاع المنقول بهذه الطريقة. بالنسبة لكومة من 10 ألواح (20 انعكاسًا)، يتم نقل حوالي 3٪ (= (1 − 0.16) ²⁰ ) من الضوء المستقطب s . الشعاع المنعكس، على الرغم من استقطابه بالكامل، منتشر وقد لا يكون مفيدًا جدًا.

يمكن الحصول على شعاع مستقطب أكثر فائدة عن طريق إمالة كومة الألواح بزاوية أكثر انحدارًا بالنسبة للشعاع الساقط. وعلى نحو يخالف الحدس، فإن استخدام زوايا واردة أكبر من زاوية بروستر يؤدي إلى درجة أعلى من استقطاب الشعاع المنقول ، على حساب انخفاض النقل الإجمالي. بالنسبة لزوايا السقوط الأكثر انحدارًا من 80 درجة، يمكن أن يقترب استقطاب الشعاع المنقول من 100٪ بأقل عدد ممكن من الألواح، على الرغم من أن شدة النقل منخفضة جدًا في هذه الحالة. ^[6] إن إضافة المزيد من الألواح وتقليل الزاوية يسمح بتحقيق حل وسط أفضل بين النقل والاستقطاب.

نظرًا لأن متجهات الاستقطاب الخاصة بها تعتمد على زاوية السقوط، فإن المستقطبات القائمة على انعكاس فرينل تميل بطبيعتها إلى إنتاج استقطاب s - p بدلاً من الاستقطاب الديكارتي، ^{[ يحتاج إلى توضيح ]} مما يحد من استخدامها في بعض التطبيقات.

تستغل المستقطبات الخطية الأخرى خصائص الاستقطاب المزدوج للبلورات مثل الكوارتز والكالسيت . في هذه البلورات، ينقسم شعاع الضوء غير المستقطب الساقط على سطحها عن طريق الانكسار إلى شعاعين. ينطبق قانون سنيل على كل من هذين الشعاعين، الشعاع العادي أو o ، والشعاع الاستثنائي أو e ، حيث يتعرض كل شعاع لمعامل انكسار مختلف (يُسمى هذا الانكسار المزدوج). بشكل عام، سيكون الشعاعان في حالتي استقطاب مختلفتين، وإن لم يكونا في حالتي استقطاب خطي باستثناء اتجاهات انتشار معينة بالنسبة لمحور البلورة.

كان منشور نيكول نوعًا مبكرًا من المستقطب ثنائي الانكسار، يتكون من بلورة من الكالسيت تم تقسيمها وإعادة ربطها مع بلسم كندا . يتم قطع البلورة بحيث تكون الأشعة o و e في حالات استقطاب خطية متعامدة. يحدث الانعكاس الداخلي الكلي للأشعة o عند واجهة البلسم، حيث تتعرض لمؤشر انكسار أكبر في الكالسيت مقارنة بالبلسم، وينحرف الشعاع إلى جانب البلورة. تنتقل الأشعة e ، التي تشهد مؤشر انكسار أصغر في الكالسيت، عبر الواجهة دون انحراف. تنتج منشورات نيكول درجة نقاء عالية جدًا من الضوء المستقطب، واستُخدمت على نطاق واسع في المجهر ، على الرغم من أنه في الاستخدام الحديث تم استبدالها في الغالب ببدائل مثل منشور غلان-تومسون ومنشور غلان -فوكو ومنشور غلان-تايلور . هذه المنشورات ليست مقسمات أشعة استقطابية حقيقية حيث أن الشعاع المنقول فقط هو المستقطب بالكامل.

منشور وولاستون هو مستقطب ثنائي الانكسار آخر يتكون من منشورين مثلثين من الكالسيت بمحاور بلورية متعامدة ملتصقة ببعضها البعض. عند الواجهة الداخلية، ينقسم الشعاع غير المستقطب إلى شعاعين مستقطبين خطيًا يتركان المنشور بزاوية تباعد 15 درجة - 45 درجة. منشورا روشون وسينارمونت متشابهان، لكنهما يستخدمان اتجاهات مختلفة للمحور البصري في المنشورين. منشور سينارمونت متباعد بالهواء، على عكس منشوري وولاستون وروشون. يقسم هذان المنشوران الشعاع حقًا إلى شعاعين مستقطبين بالكامل باستقطابات عمودية. منشور نومارسكي هو أحد أشكال منشور وولاستون، والذي يستخدم على نطاق واسع في المجهر التبايني التداخلي التفاضلي .

المستقطبات الخطية ذات الأغشية الرقيقة (المعروفة أيضًا باسم TFPN) عبارة عن ركائز زجاجية يتم تطبيق طلاء بصري خاص عليها . تتسبب انعكاسات زاوية بروستر أو تأثيرات التداخل في الفيلم في عملها كمستقطبات تقسم الشعاع. يمكن أن تكون ركيزة الفيلم إما لوحة يتم إدخالها في الشعاع بزاوية معينة، أو إسفين من الزجاج يتم تثبيته على إسفين ثانٍ لتشكيل مكعب مع قطع الفيلم قطريًا عبر المركز (أحد أشكال هذا هو مكعب MacNeille الشائع جدًا ^[7] ). لا تعمل المستقطبات ذات الأغشية الرقيقة بشكل عام مثل المستقطبات من نوع Glan، لكنها غير مكلفة وتوفر شعاعين متساويين تقريبًا في الاستقطاب. تعمل المستقطبات من نوع المكعب بشكل أفضل من المستقطبات اللوحية. من السهل الخلط بين الأولى والمستقطبات ثنائية الانكسار من نوع Glan.

يعد المستقطب الشبكي السلكي (WGP) أحد أبسط المستقطبات الخطية ، والذي يتكون من العديد من الأسلاك المعدنية الدقيقة المتوازية الموضوعة في مستوى. يعكس المستقطب الشبكي السلكي في الغالب الاستقطاب غير المنقول وبالتالي يمكن استخدامه كمقسمات شعاع استقطابية. الامتصاص الطفيلي مرتفع نسبيًا مقارنة بمعظم المستقطبات العازلة على الرغم من أنه أقل بكثير من المستقطبات الماصة.

الموجات الكهرومغناطيسية التي يكون أحد مكونات حقولها الكهربائية موازيًا للأسلاك ستحفز حركة الإلكترونات على طول الأسلاك. ونظرًا لأن الإلكترونات حرة في التحرك في هذا الاتجاه، فإن المستقطب يتصرف بطريقة مماثلة لسطح المعدن عند عكس الضوء، وتنعكس الموجة للخلف على طول الشعاع الساقط (ناقص كمية صغيرة من الطاقة المفقودة بسبب تسخين جول للسلك). ^[8]

بالنسبة للموجات ذات المجالات الكهربائية العمودية على الأسلاك، لا تستطيع الإلكترونات التحرك لمسافة بعيدة عبر عرض كل سلك. وبالتالي، تنعكس طاقة قليلة وتتمكن الموجة الواردة من المرور عبر الشبكة. في هذه الحالة تتصرف الشبكة مثل مادة عازلة .

بشكل عام، يؤدي هذا إلى استقطاب الموجة المنقولة خطيًا مع وجود مجال كهربائي عمودي تمامًا على الأسلاك. الفرضية القائلة بأن الموجات "تنزلق" عبر الفجوات بين الأسلاك غير صحيحة. ^[8]

لأغراض عملية، يجب أن تكون المسافة بين الأسلاك أقل من الطول الموجي للإشعاع الساقط. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون عرض كل سلك صغيرًا مقارنة بالمسافة بين الأسلاك. لذلك، من السهل نسبيًا إنشاء مستقطبات شبكية سلكية للموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء البعيدة والأشعة تحت الحمراء المتوسطة . بالنسبة لبصريات الأشعة تحت الحمراء البعيدة، يمكن حتى تصنيع المستقطب كشبكة قائمة بذاتها، بدون بصريات نفاذة تمامًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لتقنيات الطباعة الحجرية المتقدمة أيضًا بناء شبكات معدنية ضيقة للغاية (عادةً 50-100 نانومتر)، مما يسمح باستقطاب الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء بدرجة مفيدة. نظرًا لأن درجة الاستقطاب تعتمد قليلاً على الطول الموجي وزاوية السقوط، فإنها تُستخدم في تطبيقات النطاق العريض مثل الإسقاط.

أظهرت الحلول التحليلية باستخدام تحليل الموجة المقترنة الصارم لمستقطبات الشبكة السلكية أنه بالنسبة لمكونات المجال الكهربائي العمودية على الأسلاك، يتصرف الوسط مثل العازل، وبالنسبة لمكونات المجال الكهربائي الموازية للأسلاك، يتصرف الوسط مثل المعدن (عاكس). ^[9]

ينص قانون مالوس ( / məˈluːs / )، والذي سُمي على اسم إتيان لويس مالوس ، على أنه عندما يتم وضع مستقطب مثالي في شعاع مستقطب من الضوء، فإن إشعاع الضوء الذي يمر عبره ، I ، يُعطى بواسطة

${\displaystyle I=I_{0}\cos ^{2}\theta _{i},}$

حيث I ₀ هي الشدة الأولية و θ _i هي الزاوية بين اتجاه الاستقطاب الأولي للضوء ومحور المستقطب.

يمكن تصور شعاع الضوء غير المستقطب على أنه يحتوي على خليط موحد من الاستقطابات الخطية عند جميع الزوايا الممكنة. ونظرًا لأن القيمة المتوسطة لـ 1/2، فإن معامل النفاذية يصبح ${\displaystyle \cos ^{2}\theta }$

${\displaystyle {\frac {I}{I_{0}}}={\frac {1}{2}}.}$

في الممارسة العملية، يتم فقدان بعض الضوء في المستقطب وسيكون النفاذ الفعلي أقل إلى حد ما من هذا، حوالي 38% لمستقطبات نوع بولارويد ولكن أعلى بكثير (>49.9%) لبعض أنواع المنشورات ثنائية الانكسار.

إذا تم وضع مستقطبين واحدًا تلو الآخر (يُطلق على المستقطب الثاني عمومًا اسم المحلل )، فإن الزاوية المتبادلة بين محاور الاستقطاب الخاصة بهما تعطي قيمة θ في قانون مالوس. إذا كان المحوران متعامدين، فإن المستقطبين متقاطعان ومن الناحية النظرية لا ينتقل الضوء، ولكن من الناحية العملية لا يوجد مستقطب مثالي ولا يكون النفاذ صفرًا تمامًا (على سبيل المثال، تظهر صفائح البولارويد المتقاطعة بلون أزرق قليلاً لأن نسبة انقراضها أفضل باللون الأحمر). إذا تم وضع جسم شفاف بين المستقطبين المتقاطعين، فسيتم إظهار أي تأثيرات استقطاب موجودة في العينة (مثل الازدواج الانكساري) على أنها زيادة في النفاذية. يستخدم هذا التأثير في قياس الاستقطاب لقياس النشاط الضوئي للعينة.

كما أن المستقطبات الحقيقية ليست حواجز مثالية للاستقطاب العمودي على محور استقطابها؛ وتسمى نسبة انتقال المكون غير المرغوب فيه إلى المكون المطلوب نسبة الانقراض ، وتتراوح من حوالي 1:500 بالنسبة للصور المستقطبة إلى حوالي 1: ¹⁰⁶ بالنسبة لمستقطبات منشور غلان تايلور .

في الأشعة السينية قانون مالوس ( الشكل النسبي ):

${\displaystyle I=I_{0}{\f}{f}}_{0}\left[1+{\frac {\lambda (f_{0}-f)}{2c}}\right]\cos ^{2}\theta _{i}}$

حيث – تردد الإشعاع المستقطب الساقط على المستقطب، – تردد الإشعاع الذي يمر عبر المستقطب، – طول موجة كومبتون للإلكترون، – سرعة الضوء في الفراغ. ^[10]${\displaystyle f_{0}}$${\displaystyle f}$${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle c}$

يمكن استخدام المرشحات المستقطبة الدائرية ( CPL أو مرشحات الاستقطاب الدائرية ) لإنشاء ضوء مستقطب دائريًا أو بدلاً من ذلك لامتصاص أو تمرير الضوء المستقطب دائريًا في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة بشكل انتقائي . تُستخدم كمرشحات استقطاب في التصوير الفوتوغرافي لتقليل الانعكاسات المائلة من الأسطح غير المعدنية، وهي عدسات النظارات ثلاثية الأبعاد التي يتم ارتداؤها لمشاهدة بعض الأفلام المجسمة (خاصة مجموعة RealD 3D )، حيث يتم استخدام استقطاب الضوء للتمييز بين الصورة التي يجب رؤيتها بالعين اليسرى والعين اليمنى.

هناك عدة طرق لإنشاء ضوء مستقطب دائريًا، وتتضمن الطريقة الأرخص والأكثر شيوعًا وضع صفيحة ربع موجة بعد مستقطب خطي وتوجيه الضوء غير المستقطب عبر المستقطب الخطي. يتحول الضوء المستقطب خطيًا الذي يغادر المستقطب الخطي إلى ضوء مستقطب دائريًا بواسطة صفيحة ربع الموجة. يجب أن يكون محور نقل المستقطب الخطي في منتصف المسافة (45 درجة) بين المحورين السريع والبطيء لصفيحة ربع الموجة.

في الترتيب أعلاه، يكون محور الإرسال للمستقطب الخطي بزاوية موجبة مقدارها 45 درجة بالنسبة للأفقي الأيمن ويتم تمثيله بخط برتقالي. تحتوي لوحة الربع الموجة على محور أفقي بطيء ومحور رأسي سريع ويتم تمثيلهما أيضًا باستخدام خطوط برتقالية. في هذه الحالة، يتم عرض الضوء غير المستقطب الذي يدخل المستقطب الخطي كموجة واحدة تتغير سعتها وزاوية الاستقطاب الخطي فيها فجأة.

عندما نحاول تمرير ضوء غير مستقطب عبر المستقطب الخطي، فإن الضوء الذي يكون مجاله الكهربائي عند الزاوية الموجبة 45° فقط هو الذي يغادر المستقطب الخطي ويدخل إلى لوحة الربع الموجي. في الرسم التوضيحي، سيتم تحويل الأطوال الموجية الثلاثة للضوء غير المستقطب إلى الأطوال الموجية الثلاثة للضوء المستقطب خطيًا على الجانب الآخر من المستقطب الخطي.

في الرسم التوضيحي الموجود على اليمين، يظهر المجال الكهربائي للضوء المستقطب خطيًا قبل دخوله إلى صفيحة الربع الموجة. يمثل الخط الأحمر ومتجهات المجال المرتبطة به كيفية تغير مقدار واتجاه المجال الكهربائي على طول اتجاه السفر. بالنسبة لهذه الموجة الكهرومغناطيسية المستوية، يمثل كل متجه مقدار واتجاه المجال الكهربائي لمستوى كامل عمودي على اتجاه السفر. (راجع هاتين الصورتين في مقال الموجة المستوية لتقدير ذلك بشكل أفضل.)

الضوء وجميع الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى لها مجال مغناطيسي متوافق مع المجال الكهربائي، وعمودي عليه، والذي يتم عرضه في هذه الرسوم التوضيحية.

لفهم تأثير صفيحة الربع الموجة على الضوء المستقطب خطيًا، من المفيد أن نفكر في الضوء على أنه مقسم إلى مكونين في زاوية قائمة ( متعامدين ) على بعضهما البعض. وتحقيقًا لهذه الغاية، فإن الخطوط الزرقاء والخضراء عبارة عن إسقاطات للخط الأحمر على المستويين الرأسي والأفقي على التوالي وتمثل كيفية تغير المجال الكهربائي في اتجاه هذين المستويين. المكونان لهما نفس السعة وهما في نفس الطور.

نظرًا لأن صفيحة الموجة الربعية مصنوعة من مادة ثنائية الانكسار ، فإن الضوء عندما يكون داخل صفيحة الموجة ينتقل بسرعات مختلفة اعتمادًا على اتجاه مجاله الكهربائي. وهذا يعني أن المكون الأفقي الذي يقع على طول المحور البطيء لصفيحة الموجة سينتقل بسرعة أبطأ من المكون الموجه على طول المحور السريع الرأسي. في البداية يكون المكونان في طور واحد، ولكن مع انتقال المكونين عبر صفيحة الموجة، ينجرف المكون الأفقي للضوء إلى ما هو أبعد خلف المكون الرأسي. من خلال ضبط سمك صفيحة الموجة، يمكن للمرء التحكم في مقدار تأخير المكون الأفقي بالنسبة للمكون الرأسي قبل أن يترك الضوء صفيحة الموجة ويبدأان مرة أخرى في السفر بنفس السرعة. عندما يترك الضوء صفيحة الموجة الربعية، سيكون المكون الأفقي الأيمن ربع طول الموجة بالضبط خلف المكون الرأسي مما يجعل الضوء مستقطبًا دائريًا إلى اليسار عند رؤيته من جهاز الاستقبال. ^[11]

في الجزء العلوي من الرسم التوضيحي نحو اليمين يوجد الضوء المستقطب دائريًا بعد خروجه من صفيحة الموجة. وأسفله مباشرة، لأغراض المقارنة، يوجد الضوء المستقطب خطيًا الذي دخل صفيحة الربع الموجة. في الصورة العلوية، نظرًا لأن هذه موجة مستوية، فإن كل متجه يؤدي من المحور إلى الحلزون يمثل مقدار واتجاه المجال الكهربائي لمستوى كامل عمودي على اتجاه السفر. جميع متجهات المجال الكهربائي لها نفس المقدار مما يشير إلى أن قوة المجال الكهربائي لا تتغير. ومع ذلك، فإن اتجاه المجال الكهربائي يدور بثبات.

الخطوط الزرقاء والخضراء هي إسقاطات للحلزون على المستويين الرأسي والأفقي على التوالي وتمثل كيف يتغير المجال الكهربائي في اتجاه هذين المستويين. لاحظ كيف أن المكون الأفقي الأيمن أصبح الآن ربع الطول الموجي خلف المكون الرأسي. هذا الربع من تحول الطور الطولي الموجي هو الذي ينتج عنه الطبيعة الدورانية للمجال الكهربائي. عندما يكون حجم أحد المكونات عند أقصى حد يكون حجم المكون الآخر دائمًا صفرًا. هذا هو السبب في وجود متجهات حلزونية تتوافق تمامًا مع أقصى حد للمكونين.

في المثال المذكور للتو، باستخدام اتفاقية اليد المستخدمة في العديد من كتب البصريات، يُعتبر الضوء أيسرًا/عكس اتجاه عقارب الساعة مستقطبًا دائريًا. بالإشارة إلى الرسوم المتحركة المصاحبة، يُعتبر أيسرًا لأنه إذا أشار المرء بإبهامه الأيسر ضد اتجاه السفر، فإن أصابعه تتجعد في اتجاه دوران المجال الكهربائي عندما تمر الموجة بنقطة معينة في الفضاء. يشكل الحلزون أيضًا حلزونًا أيسرًا في الفضاء. وبالمثل، يُعتبر هذا الضوء مستقطبًا دائريًا عكس اتجاه عقارب الساعة لأنه إذا واجه المراقب الثابت عكس اتجاه السفر، فسوف يلاحظ الشخص أن مجاله الكهربائي يدور في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة عندما تمر الموجة بنقطة معينة في الفضاء. ^[11]

لإنشاء ضوء مستقطب دائريًا في اتجاه عقارب الساعة، يدور محور اللوحة الموجية الربعية بمقدار 90 درجة بالنسبة للمستقطب الخطي. ويؤدي هذا إلى عكس المحاور السريعة والبطيئة للوحة الموجية بالنسبة لمحور الإرسال للمستقطب الخطي، مما يعكس أي مكون متقدم وأي مكون متأخر.

في محاولة لتقدير كيفية تحويل اللوحة الموجية الربعية للضوء المستقطب خطيًا، من المهم إدراك أن المكونين اللذين تمت مناقشتهما ليسا كيانين في حد ذاتهما بل هما مجرد هياكل ذهنية يستخدمها المرء للمساعدة في تقدير ما يحدث. في حالة الضوء المستقطب خطيًا ودائريًا، يوجد دائمًا عند كل نقطة في الفضاء مجال كهربائي واحد باتجاه متجه مميز، ولا يكون للوح الموجية الربعية سوى تأثير تحويل هذا المجال الكهربائي الوحيد.

يمكن أيضًا استخدام المستقطبات الدائرية لامتصاص أو تمرير الضوء المستقطب الدائري الأيمن أو الأيسر بشكل انتقائي. هذه هي الميزة التي تستخدمها النظارات ثلاثية الأبعاد في دور السينما المجسمة مثل RealD Cinema . سيمرر المستقطب الذي ينشئ أحد الاستقطابين للضوء نفس الاستقطاب للضوء عندما يتم إرسال هذا الضوء من خلاله في الاتجاه الآخر. على النقيض من ذلك، سيمنع الضوء ذو الاستقطاب المعاكس.

الصورة أعلاه مطابقة للصورة السابقة المماثلة باستثناء أن الضوء المستقطب دائريًا إلى اليسار يقترب الآن من المستقطب من الاتجاه المعاكس ويخرج الضوء المستقطب خطيًا من المستقطب باتجاه اليمين.

لاحظ أولاً أن الصفيحة ذات الربع الموجي تحول الضوء المستقطب دائريًا دائمًا إلى ضوء مستقطب خطيًا. إن الزاوية الناتجة لاستقطاب الضوء المستقطب خطيًا هي فقط التي يتم تحديدها من خلال اتجاه المحورين السريع والبطيء للصفيحة ذات الربع الموجي واتجاه الضوء المستقطب دائريًا. في الرسم التوضيحي، يتحول الضوء المستقطب دائريًا الأيسر الذي يدخل المستقطب إلى ضوء مستقطب خطيًا يكون اتجاه استقطابه على طول محور نقل المستقطب الخطي وبالتالي يمر. وعلى النقيض من ذلك، فإن الضوء المستقطب دائريًا الأيمن قد يتحول إلى ضوء مستقطب خطيًا يكون اتجاه استقطابه على طول محور الامتصاص للمستقطب الخطي، والذي يكون بزاوية قائمة على محور النقل، وبالتالي يكون قد تم حظره.

لفهم هذه العملية، راجع الرسم التوضيحي الموجود على اليمين. إنه مطابق تمامًا للرسم التوضيحي السابق على الرغم من أن الضوء المستقطب دائريًا في الأعلى يُعتبر الآن يقترب من المستقطب من اليسار. يمكن للمرء أن يلاحظ من الرسم التوضيحي أن المكون الأفقي المتجه إلى اليسار (كما يُرى بالنظر على طول اتجاه السفر) يقود المكون الرأسي وأنه عندما يتأخر المكون الأفقي بمقدار ربع الطول الموجي، فإنه سيتحول إلى الضوء المستقطب خطيًا الموضح في الأسفل وسيمر عبر المستقطب الخطي.

هناك طريقة مباشرة نسبيا لتقدير سبب مرور المستقطب الذي يخلق توزيعا معينا للضوء المستقطب دائريا بنفس التوزيع للضوء المستقطب. أولا، نظرا للفائدة المزدوجة لهذه الصورة، ابدأ بتخيل الضوء المستقطب دائريا المعروض في الأعلى وهو لا يزال يغادر صفيحة الربع الموجي ويتجه نحو اليسار. لاحظ أنه لو تم تأخير المكون الأفقي للضوء المستقطب خطيا بمقدار ربع الطول الموجي مرتين، وهو ما يعادل نصف الطول الموجي بالكامل، فإن النتيجة كانت ستكون ضوءا مستقطبا خطيا بزاوية قائمة على الضوء الذي دخل. إذا تم تدوير هذا الضوء المستقطب بشكل عمودي على المستوى الأفقي وتوجيهه للخلف عبر قسم المستقطب الخطي للمستقطب الدائري، فسوف يمر بوضوح نظرا لاتجاهه. تخيل الآن الضوء المستقطب دائريا الذي مر بالفعل عبر صفيحة الربع الموجي مرة واحدة، واستدار واتجه مرة أخرى نحو المستقطب الدائري. دع الضوء المستقطب دائريا الموضح في الأعلى يمثل هذا الضوء الآن. سوف يسافر هذا الضوء عبر صفيحة ربع الموجة مرة ثانية قبل الوصول إلى المستقطب الخطي، وفي هذه العملية، سوف يتأخر مكونه الأفقي مرة ثانية بمقدار ربع طول الموجة. وسواء تأخر هذا المكون الأفقي بمقدار ربع طول الموجة في خطوتين متميزتين أو تأخر بمقدار نصف طول الموجة بالكامل دفعة واحدة، فإن اتجاه الضوء المستقطب خطيًا الناتج سيكون بحيث يمر عبر المستقطب الخطي.

لو كان الضوء المستقطب دائريًا في اتجاه عقارب الساعة يمينيًا ويقترب من المستقطب الدائري من اليسار، فإن مكونه الأفقي كان سيتأخر أيضًا، ولكن الضوء المستقطب خطيًا الناتج كان سيستقطب على طول المحور الممتص للمستقطب الخطي ولما مر.

ولإنشاء مستقطب دائري يمرر بدلاً من ذلك الضوء المستقطب الأيمن ويمتص الضوء الأيسر، يجب تدوير صفيحة الموجة والمستقطب الخطي بمقدار 90 درجة بالنسبة لبعضهما البعض. ومن السهل أن ندرك أنه من خلال عكس مواضع محاور الإرسال والامتصاص للمستقطب الخطي بالنسبة لصفيحة الربع الموجة، يتغير اتجاه الضوء المستقطب الذي يتم نقله والذي يتم امتصاصه.

يمرر المستقطب الدائري المتجانس إحدى زاويتي الاستقطاب الدائري دون تغيير ويمنع الزاوية الأخرى. وهذا يشبه الطريقة التي يمرر بها المستقطب الخطي زاوية واحدة من الضوء المستقطب خطيًا دون تغيير، ولكنه يمنع تمامًا أي ضوء مستقطب خطيًا متعامد عليها.

يمكن إنشاء مستقطب دائري متجانس عن طريق وضع مستقطب خطي بين لوحين ربع موجيين. ^[12] على وجه التحديد، نأخذ المستقطب الدائري الموصوف سابقًا، والذي يحول الضوء المستقطب دائريًا إلى ضوء مستقطب خطي، ونضيف إليه لوح ربع موجيين ثانٍ يدور بزاوية 90 درجة بالنسبة للأولى.

وبصورة عامة، ودون الإشارة مباشرة إلى الرسم التوضيحي أعلاه، عندما يدخل أي من الاستقطابين للضوء المستقطب دائريًا إلى صفيحة الربع الموجة الأولى، يتأخر أحد زوج المكونات المتعامدة بمقدار ربع طول موجي بالنسبة للآخر. وهذا يخلق أحد الاستقطابين الخطيين اعتمادًا على اتجاه الضوء المستقطب دائريًا. ويتم توجيه المستقطب الخطي المحصور بين صفيحتي الربع الموجة بحيث يمر عبر استقطاب خطي واحد ويمنع الآخر. ثم تأخذ صفيحة الربع الموجة الثانية الضوء المستقطب خطيًا الذي يمر وتؤخر المكون المتعامد الذي لم يتأخر بواسطة صفيحة الربع الموجة السابقة. وهذا يعيد المكونين إلى علاقة الطور الأولية الخاصة بهما، مما يعيد تأسيس الاستقطاب الدائري المحدد.

لاحظ أنه لا يهم في أي اتجاه يمر الضوء المستقطب دائريًا.

كانت المرشحات المستقطبة الخطية هي أول الأنواع التي استُخدمت في التصوير الفوتوغرافي ولا يزال من الممكن استخدامها في الكاميرات غير العاكسة والكاميرات ذات العدسة الواحدة العاكسة القديمة . ومع ذلك، تعتمد الكاميرات ذات القياس عبر العدسة (TTL) وأنظمة التركيز التلقائي - أي جميع كاميرات SLR و DSLR الحديثة - على العناصر البصرية التي تمرر الضوء المستقطب خطيًا. إذا كان الضوء الذي يدخل الكاميرا مستقطبًا خطيًا بالفعل، فقد يزعج أنظمة التعريض أو التركيز التلقائي. تعمل المرشحات المستقطبة الدائرية على قطع الضوء المستقطب خطيًا وبالتالي يمكن استخدامها لتغميق السماء وتحسين التشبع وإزالة الانعكاسات، لكن الضوء المستقطب الدائري الذي يمرر لا يضعف أنظمة التركيز التلقائي. ^[13]

• المعدل الضوئي المرن – لوحة موجية يمكنها التبديل بسرعة بين المحاور السريعة والبطيئة، وبالتالي إنتاج استقطاب دائري متناوب بسرعة إلى اليسار واليمين. تعمل هذه الأجهزة عادةً في نطاق الموجات فوق الصوتية
• معين فرينل - طريقة أخرى لإنتاج الضوء المستقطب دائريًا؛ لا تستخدم لوحة الموجة
• صليب الانقراض
• كرة بوانكاريه (البصريات)
• إدوين لاند
• المنظار المستقطب
• مجهر الضوء المستقطب
• عدسة الطور الهندسي

• كليجر، ديفيد س. الضوء المستقطب في البصريات والطيف ، أكاديميك بريس (1990)، ISBN 0-12-414975-8 
• مان، جيمس. " أوستن وود كومارو : لوحات في ضوء مستقطب"، دار نشر واسابي (2005)، رقم ISBN 978-0976819806 

• الوسائط المتعلقة بالاستقطاب في ويكيميديا ​​كومنز