Polarizzazione.

Termine scientifico con il quale si indicano fenomeni suscettibili di determinare, in un ente fisico, una polarità, ossia una proprietà che individua una orientazione privilegiata. Il termine assume, in relazione al tipo di polarità di cui si tratta, significati specifici nelle varie scienze. • Biol. - P. dinamica: processo che determina l'instaurarsi di una polarità fisiologica in una cellula, anche se non accompagnata da differenze morfologiche fra i due poli. • Fis. - P. delle onde: fenomeno tipico delle onde trasversali, che provoca una asimmetria, rispetto alla direzione di propagazione, del comportamento dell'onda stessa. Come è noto, le onde (elastiche o elettromagnetiche) si dividono in longitudinali e trasversali, a seconda che il vettore caratteristico (lo spostamento delle particelle nel mezzo, oppure l'intensità di campo elettrico o magnetico) vibri in direzione parallela o perpendicolare alla direzione di propagazione. Mentre nel caso delle onde longitudinali la direzione di propagazione coincide con quella di vibrazione e le onde restano pertanto completamente determinate, nel caso delle onde trasversali occorre conoscere anche la direzione di vibrazione del vettore caratteristico, giacente nel piano ortogonale alla direzione di propagazione. Il caso più semplice è quello in cui il vettore caratteristico vibri costantemente secondo la medesima direzione: si dice allora che l'onda è dotata di p. lineare o rettilinea. Pertanto, per determinare completamente l'onda è sufficiente conoscere il piano di p., ovvero il piano ortogonale alla direzione di vibrazione e contenente la direzione di propagazione. Può accadere, in mezzi non omogenei oppure dotati di potere rotatorio, che il piano di p. vari lungo la direzione di propagazione; tuttavia, a prescindere da questi casi particolari, un'onda trasversale semplice (cioè determinata da un unico modo di vibrazione) è polarizzata linearmente. Gli stati di p. non rettilinea sono tipici delle radiazioni elettromagnetiche e si osservano in propagazioni ondose costituite da più onde elementari. Per semplicità, si consideri un'onda derivante dalla sovrapposizione di due onde armoniche della stessa pulsazione ω, procedenti lungo la stessa direzione e polarizzate in piani ortogonali tra loro; si assuma poi un riferimento cartesiano ortogonale con origine nel generico punto di propagazione, avente l'asse z coincidente con la direzione di propagazione e gli assi x, y coincidenti con le rispettive direzioni di vibrazione delle due armoniche componenti; il vettore caratteristico descrive allora un'ellisse nel piano x y e l'onda risultante si dice polarizzata ellitticamente. Il piano di vibrazione e quello di p. ruotano intorno alla direzione di propagazione dell'onda stessa e l'ellisse di p., che determina completamente lo stato di p. dell'onda, è a sua volta determinata dalla differenza di fase iniziale, ΔΦ delle due armoniche componenti. Se ΔΦ = 0 o è un multiplo intero di π, l'ellisse degenera in un segmento e la p. è lineare; se ΔΦ è un multiplo dispari di π/2, le ampiezze delle due componenti sono uguali e la p. si dice circolare. Il verso di rotazione del vettore caratteristico dipende dal segno della quantità senΔΦ a seconda che sia esso positivo o negativo, il vettore, se osservato in direzione opposta a quella di propagazione, ruota in senso orario oppure antiorario, e si parla di p. destra o sinistra. Quanto detto può essere ripetuto nel caso di sovrapposizione di più onde trasversali semplici. ║ P. magnetica: locuzione equivalente a magnetizzazione. La p. magnetica può presentarsi, a seconda della natura del corpo, come un fatto temporaneo, che cessa cioè al cessare del campo magnetizzante (per esempio, nel ferro dolce), o come fenomeno permanente (acciaio), per il persistere di una magnetizzazione indotta residua: in corrispondenza si hanno magneti temporanei e permanenti. ║ P. di particelle: fenomeno che provoca una particolare condizione di ordine nella propagazione di un fascio di particelle. Un fascio di particelle si dice parzialmente o totalmente polarizzato se vi è una direzione lungo la quale risultano allineati, parzialmente o totalmente, i momenti di moto intrinseco, o spin, delle particelle. L'assenza di p. corrisponde, quindi, al fatto che tutti gli stati di spin sono ugualmente probabili, mentre la presenza di p. corrisponde all'esistenza di stati di spin più probabili di altri; i fenomeni di p. si accompagnano solitamente a fenomeni di interazione tra particelle o tra particelle e materia. • Ott. - P. della luce o p. ottica: processo in seguito al quale la luce perde, in particolari circostanze, quella simmetria di comportamento attorno alla direzione di propagazione che altrimenti le è propria. Come è noto, la luce è una radiazione elettromagnetica, il cui vettore caratteristico è costituito dall'intensità del componente elettrico del campo elettromagnetico; in generale, tale radiazione è descrivibile come una moltitudine di onde polarizzate linearmente, aventi la stessa direzione di propagazione ma non lo stesso piano di p. Nel generico punto di propagazione non c'è una direzione privilegiata, poiché tutte le direzioni di vibrazione hanno uguale probabilità statistica; in tal caso, la radiazione luminosa viene detta non polarizzata o naturale. In seguito a fenomeni di rifrazione, riflessione o diffusione essa perde generalmente, in misura totale o parziale, questa caratteristica: il riconoscimento dello stato di p. di una radiazione luminosa e, più in generale, di una radiazione elettromagnetica, avviene mediante analizzatori di p., ovvero polarizzatori di cui si sfrutta la dipendenza della trasparenza o riflessività dalla p. delle onde incidenti. Si chiama, inoltre, grado di p. di una radiazione parzialmente polarizzata la quantità P = I_p /I, dove I è l'intensità totale e I_p l'intensità della frazione polarizzata. ║ P. per riflessione e rifrazione: come è noto, una radiazione elettromagnetica incidente sulla superficie di separazione tra due mezzi diversi, 1 e 2, omogenei e isotropi, viene in parte riflessa e in parte rifratta, secondo la legge i = i' e sen i/sen i'' = n₁₂, dove i, i', i'' sono, rispettivamente, gli angoli di incidenza, di riflessione e di rifrazione, e n₁₂ è l'indice di rifrazione del mezzo 2 rispetto al mezzo 1. Si consideri ora una delle onde elementari, polarizzate linearmente, che costituiscono la radiazione incidente, e si scompongano i vettori elettrici caratteristici delle tre onde (incidente, riflessa, rifratta) lungo le direzioni parallela e ortogonale alla superficie di incidenza. Imponendo le condizioni di continuità dell'elettromagnetismo per il passaggio attraverso la superficie di separazione tra due mezzi, si ricava che il rapporto tra le componenti normale e parallela del vettore caratteristico varia nelle tre onde: la riflessione e la rifrazione introducono quindi una certa p. nell'onda. In particolare, la rifrazione favorisce i componenti paralleli alla superficie di incidenza, mentre la riflessione dà luogo a una p. parziale ortogonale al piano di incidenza. Inoltre, se è verificata la condizione di Brewster i + i'' = π/2 (l'angolo di incidenza viene detto, in tal caso, angolo di incidenza brewsteriana), il raggio riflesso è totalmente polarizzato: sotto queste condizioni una superficie di riflessione agisce come polarizzatore per riflessione, trasformando una radiazione naturale incidente in una riflessa totalmente polarizzata. Inoltre, il coefficiente di riflessione risulta massimo quando il piano di p. della radiazione incidente è ortogonale alla superficie, nullo quando tale piano è parallelo, secondo la legge di Malus: I = I' cos² α, dove I, I' sono, rispettivamente, l'intensità della radiazione polarizzata incidente e di quella riflessa, e α è l'angolo formato dal piano di p. incidente con il piano in cui la radiazione polarizza. ║ P. per birifrangenza: fenomeni di p. che si verificano quando una radiazione elettromagnetica attraversa un mezzo birifrangente. Un mezzo birifrangente è caratterizzato dal fatto che il coefficiente di assorbimento e la velocità di propagazione delle radiazioni elettromagnetiche che si propagano in esso dipendono dalla frequenza delle onde, come nei mezzi ordinari, e anche dalla direzione di vibrazione del vettore caratteristico; poiché ogni fascio non polarizzato può essere pensato come costituito da due fasci polarizzati ortogonalmente, diversamente rifratti dal mezzo, una radiazione elettromagnetica naturale presenta una p. parziale in seguito all'attraversamento di un mezzo birifrangente. Inoltre, se è possibile raccogliere uno solo dei due fasci, all'uscita dal mezzo si può ottenere, in particolari casi, un fascio totalmente polarizzato; il mezzo può essere utilizzato, pertanto, come un polarizzatore a birifrangenza. ║ P. per diffusione: come la riflessione e la rifrazione, anche la diffusione dà luogo a una p. Precisamente, in caso di diffusione alla Rayleigh si trova che l'ampiezza del componente ortogonale al piano di diffusione dell'onda diffusa non dipende dall'angolo di diffusione, mentre l'ampiezza del componente parallelo è proporzionale al coseno di tale angolo; quando questo si annulla, si dovrebbe ottenere, teoricamente, una radiazione totalmente polarizzata in un piano parallelo a quello di diffusione. Tuttavia, ciò non accade quasi mai, a causa della presenza di diffusioni non alla Rayleigh. Questo tipo di p. è caratteristica della luce solare diffusa dall'atmosfera terrestre. • Elettr. - P. di griglia: applicazione alla griglia controllo di un tubo termoelettronico di una differenza di potenziale rispetto al catodo, convenientemente scelta in rapporto all'uso al quale il tubo è adibito; talora la locuzione è usata per indicare la differenza di potenziale, che invece, più propriamente, deve chiamarsi tensione (o potenziale) di p. di griglia. ║ P. elettrica o dielettrica: fenomeno in virtù del quale un dielettrico, sottoposto all'azione di un campo elettrico, viene ad acquistare un momento elettrico parallelo al campo agente; il momento elettrico P dell'unità di volume del dielettrico polarizzato è chiamato intensità di p. Se, in particolare, il campo agente e l'intensità di p. variano nel tempo, nel materiale si origina una corrente di p., che coincide con quella parte della corrente di spostamento dovuta alla presenza del dielettrico. • Chim. - P. elettrolitica: in elettrochimica, si definisce genericamente p. qualsiasi forza elettromotrice che si genera in una soluzione elettrolitica in seguito al passaggio di corrente attraverso di essa e di segno tale da opporsi al passaggio della corrente medesima; il termine si usa anche per indicare il complesso di fenomeni che determinano la p. stessa. Si considerino due elettrodi immersi in un elettrolita opportuno contenuto in una cella e si applichi ad essa una tensione continua: la prima conseguenza che si osserva è la carica dei condensatori elementari a cui possono essere assimilate le coppie anodo-elettrolita e catodo-elettrolita. La corrente impiegata per tale carica viene detta corrente non faradica e la modifica del potenziale di un elettrodo che ne consegue è una forma di p. La tensione necessaria per determinare un passaggio di corrente permanente nella cella deve pertanto superare la somma delle due forze controelettromotrici che si originano al catodo e all'anodo, che tendono a crescere nel corso del fenomeno di elettrolisi.