26-05-2025 - Physics - Polarization of waves [EN]-[IT]

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ENGLISH

26-05-2025 - Physics - Polarization of waves [EN]-[IT]
With this post I would like to give a brief instruction about the topic mentioned in the subject
(code notes: X_12)

Polarization of waves

image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Polarization of electromagnetic waves
this sentence may seem complicated. Those who have never studied electromagnetism may be scared by this thing, in reality it is a rather simple thing. The polarization of electromagnetic waves is a fundamental characteristic that describes the orientation of the electric field of the wave as it propagates in space. Let us remember that an electromagnetic wave is composed of an electric field and a magnetic field. Therefore, polarization concerns the way in which the electric field oscillates.
Polarizations can be of three types: linear, circular, elliptical.

Linear polarization
Linear polarization is also known as rectilinear polarization. Why is this type of polarization called that?
The electric field oscillates along a fixed and rectilinear direction, for this reason it is called linear polarization, as this term identifies a fixed and rectilinear direction.
An electromagnetic wave that propagates along the z-axis, with linear polarization along x, can be represented with the formula shown below:

Where:
Ex(z,t) and By(z,t) = components of the electric and magnetic field
E0 and B0 = maximum amplitudes of the fields.
K = wave number
ω = pulse
z = position along the direction of propagation.
t = time

Use
The polarization of electromagnetic waves is not a simple concept, I find it difficult to understand if you do not have the basics of electric fields and magnetic fields. We know that in this area the magnetic field and the electric field coexist. The polarization of electromagnetic waves is mainly used in telecommunications.
Telecommunications
Precisely in telecommunications to optimize transmission and reduce interference, transmitting and receiving antennas are designed with a specific polarization.
LCD
Even the functioning of our LCD screens depends on the polarization of light to create visible images. Remember that light is an electromagnetic wave.
Radar
Another fundamental use of the polarization of electromagnetic waves occurs in radar and satellites. It helps to improve the detection of objects in radar and communication between satellites.

The scholars of electromagnetic waves
From the documents we have it seems that the first to study polarization was Étienne-Louis Malus in 1808. Malus was a French physicist and mathematician.
After that came James Clerk Maxwell and Heinrich Hertz

Positioning of the fields
In the formula above we immediately see that if we talk about electromagnetic waves we have two actors. The electric field and the magnetic field. The electric field is usually identified with the letter E, while the magnetic field with the letter B. In electromagnetic waves these two fields are mutually perpendicular.
That is, in the polarization of electromagnetic waves the electric field and the magnetic field travel at 90° to each other and are perpendicular to the direction of propagation.
The electric field can oscillate along the x-axis, while the magnetic field oscillates along the y-axis.
Why do we talk about this complicated thing?
Because it is extremely important, in fact it is precisely this structure that allows the propagation of electromagnetic energy without the need for a material medium.

Conclusions
During the propagation of the wave, the polarization of electromagnetic waves describes the orientation of the electric field. Studying and understanding the polarization of electromagnetic waves has allowed us to develop modern technologies used today in telecommunications, imaging, materials science and optics applied to sunglasses.

Question
Malus formulated Malus's law in which the intensity of polarized light is described as a function of the angle of a polarizer. Did you know that before carrying out his studies on the polarization of light, Malus participated in Napoleon's expedition to Egypt, taking part in the Battle of the Pyramids and it was precisely that expedition that influenced his scientific career?

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ITALIAN

26-05-2025 - Fisica - Polarizzazione delle onde [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_12)

Polarizzazione delle onde

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

La polarizzazione delle onde elettromagnetiche
questa frase può sembrare complicata. Chi non ha mai effettuato studi riguardo elettromagnetismo può essere spaventato da questa cosa, in realtà è una cosa piuttosto semplice. La polarizzazione delle onde elettromagnetiche è una caratteristica fondamentale che descrive l’orientamento del campo elettrico dell’onda mentre si propaga nello spazio. Ricordiamo che un’onda elettromagnetica è composta da un campo elettrico e un campo magnetico. Quindi la polarizzazione riguarda il modo in cui il campo elettrico oscilla.
Le polarizzazioni possono essere di tre tipi: lineare, circolare, ellittica.

La polarizzazione lineare
La polarizzazione lineare è conosciuta anche come polarizzazione rettilinea.perché questa tipologia di polarizzazione viene chiamata così?
Il campo elettrico oscilla lungo una direzione fissa e rettilinea, per questo motivo viene definita polarizzazione lineare, in quanto questo termine identifica proprio una direzione fissa e rettilinea.
Un’onda elettromagnetica che si propaga lungo l'asse z, con polarizzazione lineare lungo x, può essere rappresentato con la formula rappresentata qui sotto:

Dove:
Ex(z,t) e By(z,t) = componenti del campo elettrico e magnetico
E0 e B0 = ampiezze massime dei campi.
K = numero d’onda
ω = pulsazione
z = posizione lungo la direzione di propagazione.
t = tempo

Utilizzo
La polarizzazione delle onde elettromagnetiche non è un concetto semplice, io lo ritengo difficile da comprendere se non si posseggono le basi riguardo i campi elettrici e i campi magnetici. Sappiamo che in questo ambito il campo magnetico e il campo elettrico coesistono. La polarizzazione delle onde elettromagnetiche è soprattutto usata in telecomunicazioni.
Telecomunicazioni
Proprio in telecomunicazioni per ottimizzare la trasmissione e ridurre le interferenze, si progettano le antenne trasmittenti e riceventi con una specifica polarizzazione.
LCD
Anche il funzionamento dei nostri schermi LCD dipendono dalla polarizzazione della luce per creare immagini visibili. Ricordiamo che la luce è un’onda elettromagnetica.
Radar
Un altro uso fondamentale della polarizzazione delle onde elettromagnetiche avviene nei radar e nei satelliti. Essa aiuta a migliorare la rilevazione degli oggetti nei radar e la comunicazione tra i satelliti.

Gli studiosi delle onde elettromagnetiche
Dai documenti che abbiamo sembra che il primo a studiare la polarizzazione sia stato Étienne-Louis Malus nel 1808. Malus è stato un fisico e matematico francese.
Dopodichè arrivarono James Clerk Maxwell e Heinrich Hertz

Posizionamento dei campi
Nella formula sopra riportata vediamo subito che se parliamo di onde elettromagnetiche abbiamo due attori. Il campo elettrico e quello magnetico. Il campo elettrico solitamente è identificato con la lettera E, mentre il campo magnetico con la lettera B. Nelle onde elettromagnetiche questi due campi sono mutuamente perpendicolari.
Cioè nella polarizzazione delle onde elettromagnetiche il campo elettrico e quello magnetico viaggiano a 90° l'uno rispetto all’altro e sono perpendicolari alla direzione di propagazione.
Il campo elettrico può oscillare lungo l’asse x, mentre il campo magnetico oscilla lungo l’asse y.
Perché parliamo di questa cosa così complicata?
Perché è estremamente importante, infatti è proprio questa struttura che permette la propagazione dell'energia elettromagnetica senza bisogno di un mezzo materiale.

Conclusioni
Durante la propagazione dell'onda la polarizzazione delle onde elettromagnetiche descrive l'orientamento del campo elettrico. Studiare e comprendere la polarizzazione delle onde elettromagnetiche ha permesso di sviluppare le moderne tecnologie usate oggi nelle telecomunicazioni, nell'imaging, nella scienza dei materiali e nell'ottica applicata agli occhiali da sole.

Domanda
Malus formulò la legge di Malus in cui viene descritta l'intensità della luce polarizzata in funzione dell'angolo di un polarizzatore. Sapevate che Malus prima di effettuare i suoi studi sulla polarizzazione della luce partecipò alla spedizione di Napoleone in Egitto prendendo parte alla Battaglia delle piramide e fu proprio quella spedizione a influenzare la sua carriera scientifica?

THE END