Что вызывает эти эффекты радуги при использовании поляризационного фильтра в самолете?

То, что вы видите, — это напряжение в окне, приводящее к двойному лучепреломлению : скорость распространения поляризованного света зависит от направления поляризации.

В вашей установке свет в небе частично поляризован, потому что именно так работает рэлеевское рассеяние; этот частично поляризованный свет проходит через окно, где он вращается (из-за двойного лучепреломления) в зависимости от напряжения. Поляризатор на вашей камере действует как анализатор : часть поляризованного света будет направлена ​​под прямым углом, в то время как другая часть света будет более параллельна оси второго фильтра.

Теперь двойное лучепреломление является функцией длины волны: разные цвета будут вращаться на разную величину и будут более или менее ослаблены. И это то, что рождает цвета.

Вот пример изображения пластиковой коробки со встроенными напряжениями, просматриваемого через источник скрещенных поляризаторов :

ОБНОВЛЕНИЕ - почему рэлеевское рассеяние приводит к поляризованному свету:

На этом сайте мы читаем:

Наиболее распространенным примером рэлеевского рассеяния является рассеяние видимого солнечного излучения нейтральными атомами (в основном азотом и кислородом) в верхних слоях атмосферы. Частота видимого излучения намного меньше, чем типичные частоты излучения атома азота или кислорода (которые лежат в ультрафиолетовом диапазоне), так что это, безусловно, тот случай, когда$\omega \ll \omega_0$. Когда Солнце находится низко в небе, его излучение должно пройти сравнительно длинный путь через атмосферу, прежде чем достичь нас. В этих условиях становится заметным рассеяние прямого солнечного света нейтральными атомами в атмосфере.

В рэлеевском рассеянии электроны вокруг атома представляют собой управляемый простой гармонический осциллятор: классически вы можете думать об этом как об отрицательном облаке, которое может двигаться относительно положительного центра, и если бы вы могли его сместить, оно колебалось бы вокруг своего равновесия. положение с некоторой частотой$\omega_0$. Теперь, когда вы возбуждаете это облако поперечным электрическим сигналом (ЭМ-волна, похожая на свет), оно будет излучать свет в основном под прямым углом к ​​оси возбуждения — на самом деле есть$\left(\frac{\omega}{\omega_0}\right)^4\sin^2\theta$член в распределении интенсивности. Это говорит нам о том, что интенсивность рассеянного света быстро падает для более длинных волн (ключ синий), а также о том, что когда солнце находится справа от вас, поляризация неба будет в направлении вверх/вниз (перпендикулярно линию от солнца до точки). Это объясняется более подробно на этом веб-сайте, посвященном поляризации , который также является источником этой анимации, показывающей ожидаемое направление поляризации: