De werking van een polarisatiefilter in een zonnebril

Een polarisatiefilter is een filter welke ongepolariseerd licht omzet in gepolariseerd licht. Een polarisatiefilter laat licht door dat gepolariseerd is volgens de voorkeursrichting van de filter. Door weerkaatsing van zonlicht op reflecterende oppervlakken wordt het weerkaatste zonlicht gepolariseerd en dit evenwijdig aan deze oppervlakken. Door de verticale voorkeursrichting van een gepolariseerde zonnebril worden storende weerkaatsingen van bijvoorbeeld wateroppervlakken dus grotendeels gefilterd. Een zonnebril zonder polarisatiefilter zal de intensiteit van het zonlicht wel verlagen door absorptie van UV-straling maar ze zal storende weerkaatsingen niet specifiek kunnen uitschakelen.

• Lichtgolven
• Ongepolariseerd licht
• Lineair gepolariseerd licht
• Symbolische voorstelling van een lichtbundel
• Polarisatie bij terugkaatsing aan een lichtdoorlatend en weerkaatsend oppervlak
• Een polarisatiefilter in een zonnebril
• Kiezen tussen een zonnebril met of zonder polarisatiefilter
• Gepolariseerde zonnebril testen voor aankoop

Lichtgolven

Licht kan worden beschouwd als een bundel lichtdeeltjes of fotonen welke zich voortbewegen of voortplanten als een golf. Licht heeft dus een deeltjes- en een golfkarakter. Lichtgolven kunnen worden beschouwd als elektrische (E) en magnetische (B) velden welke sinusoïdale trillingen ondergaan. Beide velden bewegen in fase maar staan loodrecht op elkaar.

Ongepolariseerd licht

Bij elke lichtgolf oscilleren de velden dus volgens een bepaalde richting loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf. Natuurlijk licht bestaat uit lichtgolven met alle mogelijke veldrichtingen. Er is dus geen overmaat aan lichtstralen met één bepaalde veldrichting en het licht is dus ongepolariseerd.

Lineair gepolariseerd licht

Lineair gepolariseerd licht bestaat uit lichtgolven waarvan de elektrische veldvector, en dus ook de magnetische, bij allen volgens dezelfde richting loodrecht op de voortplantingsrichting van het licht oscilleert.

Symbolische voorstelling van een lichtbundel

Een lichtbundel wordt voorgesteld als een pijl, dit is de voortplantingsrichting van de lichtbundel. Op de pijl worden de oscillerende elektrische velden aangebracht, als bolletjes of als streepjes, afhankelijk van de trillingsrichting van deze elektrische velden.

Lineair gepolariseerd licht met trilrichting in het vlak van het blad
Er worden hiervoor streepjes op het vlak van het blad afgebeeld. De streepjes geven de trillingsrichting van het elektrisch veld weer welke voor al de lichtstralen van de lichtbundel identiek is.

Lineair gepolariseerd licht met trilrichting, loodrecht op het vlak van het blad
Hiervoor worden bolletjes gebruikt. Je kijkt hier immers op de boven- of onderkant van de elektrische veldvector en je ziet dus alleen een punt (of bolletje).

Natuurlijk, ongepolariseerd licht
Hier worden afwisselend bolletjes en streepjes gebruikt. Ongepolariseerd licht bestaat uit lichtstralen met elektrische velden in alle richtingen loodrecht op de pijl en niet alleen loodrecht op het blad of in het vlak van het blad. Deze worden echter niet allen voorgesteld in de symbolische voorstelling.

Polarisatie bij terugkaatsing aan een lichtdoorlatend en weerkaatsend oppervlak

Indien ongepolariseerd licht op een lichtdoorlatend en weerkaatsend oppervlak of reflector valt, zoals bijvoorbeeld op een wateroppervlak, dan zal dit licht deels gepolariseerd worden. Het weerkaatste licht zal deels gepolariseerd zijn evenwijdig aan het reflecterend oppervlak en het doorgelaten licht zal dus deels loodrecht op dit oppervlak gepolariseerd zijn. In de figuur zie je dus dat er meer bolletjes dan streepjes staan getekend bij de weerkaatste lichtbundel. Globaal wil dit zeggen dat meer van de weerkaatste lichtstralen een oscillerend elektrisch veld hebben evenwijdig aan het weerkaatsend oppervlak. De doorgelaten lichtbundel op de figuur bevat dus meer streepjes dan bolletjes. Daar een groot deel van de lichtgolven met een elektrisch veld evenwijdig aan de reflector zijn weerkaatst, zullen er zich hiervan dus minder in de doorgelaten bundel bevinden.

Een polarisatiefilter in een zonnebril

Een doorlatende reflector zoals bijvoorbeeld een nat oppervlak, zal dus vooral lichtstralen welke evenwijdig aan het nat oppervlak gepolariseerd zijn, weerkaatsen. Weerkaatsing aan een nat wegdek kan een voorbijganger verblinden. Om deze storende stralen tegen te houden, is een gepolariseerde zonnebril welke een verticale voorkeursrichting heeft dus noodzakelijk. De zonnebril laat de stralen loodrecht op het nat wegdek gepolariseerd dus door. Lichtgolven evenwijdig aan het wegdek gepolariseerd, zullen worden tegengehouden door de polarisatiefilter van de zonnebril. En daar het nu net vooral die golven zijn die worden weerkaatst, heeft de voorbijganger geen tot weinig last van deze verblindende weerkaatsing.

Maar stel dat je in het zonnetje op je laptop wil werken. Op het scherm van je laptop worden lichtgolven weerkaatst welke evenwijdig met het computerscherm zullen gepolariseerd zijn. Daar je scherm ongeveer verticaal staat, zullen dit dus vooral verticaal gepolariseerde lichtgolven zijn. Daar een gepolariseerde zonnebril een verticale voorkeursrichting heeft, zal het de weerspiegelingen op je computerscherm dus meer doorlaten dan de andere lichtgolven. In het zonnetje op je computer werken, zal dus niet goed gaan met een gepolariseerde zonnebril.

Kiezen tussen een zonnebril met of zonder polarisatiefilter

Een zonnebril zonder polarisatiefilter zal ook rust geven aan je ogen daar deze een gedeelte van het zonlicht waaronder de schadelijke UV-stralen zal absorberen. De intensiteit van het licht dat je ogen zal bereiken, zal dus een stuk lager zijn. Een zonnebril zonder polarisatiefilter zorgt dus voor het nodige comfort indien je bijvoorbeeld rustig een boekje wil lezen in het zonnetje. Indien je echter vaak op de baan bent, is het meer aangewezen om een zonnebril met gepolariseerde glazen aan te kopen. Gepolariseerde
glazen zullen immers buiten het beschermen tegen UV-stralen ook meer specifiek (gepolariseerd) licht absorberen. Met een gepolariseerde zonnebril zal je niet verblind raken door de weerkaatsing van de zon op bijvoorbeeld een nat wegdek.

Gepolariseerde zonnebril testen voor aankoop

Om te testen of je een kwalitatief goede gepolariseerde zonnebril aankoopt, kan je volgend testje doen. Je neemt twee zonnebrillen van de soort die je van plan bent om aan te kopen. Zet één van de zonnebrillen op en draai de andere over een hoek van 90° en hou één glas van die gedraaide zonnebril voor een glas van de zonnebril die je op hebt. Indien je niks kan zien door de som van deze twee glazen, heb je te maken met een kwalitatief goede gepolariseerde zonnebril. Beide zonnebrillen hebben een verticale voorkeursrichting maar door 1 zonnebril over een hoek van 90° te draaien, krijg je tijdens de test een overlapping van een polarisatiefilter met verticale voorkeursrichting en eentje met een horizontale voorkeursrichting. Daar het eerste glas zal het horizontaal gepolariseerd licht worden tegengehouden en het tweede glas laat nu net alleen horizontaal gepolariseerd licht. Door de som van beide glazen kan dus geen licht meer passeren.