편광

편광은 빛의 편광 방향, 곧 빛의 전기장의 방향이 일정하게 고정되거나 규칙적으로 바뀌는 빛을 말한다.

목차

전기장의 방향이 일정하게 고정된 빛은 선편광이라고 하는데, 그 까닭은 한 곳에 오는 빛의 진행 방향에 수직인 평면에서 전기장 벡터의 끝의 궤적이 직선을 그리기 때문이다. 그 궤적이 원을 그리는 빛(그림 1)은 원편광이라고 하는데, 오는 빛을 마주 볼 때, 빛의 전기장 벡터가 도는 방향이 시침과 반대쪽이면 왼손 원편광, 시침과 같은 쪽이면 오른손 원편광이라고 한다. 전기장 벡터의 끝이 타원을 그릴 수도 있는데, 그 빛은 타원편광이라고 하며, 이것도 전기장 벡터가 도는 방향에 따라 왼손 또는 오른손 타원편광으로 나눈다.

그림 1. 왼손 원편광

자연광을 편광으로 만드는 가장 쉬운 방법은 빛을 굴절률 @@NAMATH_INLINE@@n@@NAMATH_INLINE@@인 유리판에 비출 때 입사각 @@NAMATH_INLINE@@\theta_{ \text{입사}}@@NAMATH_INLINE@@를 다음 브루스터 반사 조건에 맞추는 것이다:

@@NAMATH_DISPLAY@@\tan \theta_{ \text{입사}}=n .@@NAMATH_DISPLAY@@

이 때 반사되는 빛은 선편광이 되는데, 그 편광 방향은 입사면에 수직이다. 또 다른 방법은 편광판을 통과시키는 것인데, 이 때 편광판의 투과축과 나란한 선편광 성분은 거의 그대로 투과시키지만 직교하는 편광 성분은 거의 모두 흡수한다. 이러한 특성을 이색성(dichroism)이라고 한다. 또 다른 방법은 빛의 산란을 이용하는 것으로 아주 작은 입자(지름 ≫ 빛의 파장)가 빛을 산란시킬 때는 쌍극자 산란을 하므로 산란각이 90도인 쪽에서 받는 산란광은 편광 방향이 산란면(입자를 비추는 빛과 산란된 빛이 이루는 평면)과 직교하는 선편광이 된다.

그림 2. 편광판을 써서 자연광을 선편광으로 바꾸는 방법

현재 컴퓨터의 액정 화면 장치, 액정 화상 투영기, 휴대폰 등 휴대형 정보 기기의 얇은 화면 장치, 그리고 얇은 액정 텔레비전 등은 모두 액정의 편광 투과 특성을 전기적으로 조절하여, 화상을 만들어낸다. 원자나 분자가 흡수하거나 방출하는 빛의 편광 상태를 분석하면 전자 분포의 미시적 구조를 확인할 수 있다. 광학 이성체를 가려낼 때도 서로 직교하는 두 가지 편광 성분의 투과 특성을 비교하면 분자 구조를 가려낼 수 있다.