Polarización

Las ondas electromagnéticas que constituyen la luz  por ser transversales vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.


El plano determinado por la dirección de vibración y la dirección de propagación  se denomina plano de onda  o de oscilación.

Cuando un rayo se desplaza en una determinada dirección alrededor de ella habrá una infinidad de planos en los que pueden vibrar las ondas luminosas.

Si se hace pasar el rayo a través de un cristal de calcita u otro filtro adecuado, sólo emergen las ondas luminosas que vibran en uno de los planos, mientras que las demás son absorbidas por el filtro. Cuando esto ocurre la luz obtenida está polarizada.

El fenómeno de polarización de la luz puede ser por reflexión en
superficies metálicas o por refracción al atravesar ciertas sustancias
como cuarzo, turmalina, el vidrio, etc.

Si se colocan dos filtros cuyos planos de polarización son perpendiculares entre sí,
el primer filtro deja pasar la luz en un determinado plano de oscilación (polariza la luz), mientras que el segundo la detiene y, por lo tanto, el rayo polarizado se anula.

Esta propiedad se usa en los vidrios polarizados, anteojos para sol, etc.
La parte de la luz solar está polarizada horizontalmente, por reflexión en diversas superficies ,como el agua, por ejemplo, es detenida por los vidrios polarizados ya que
estos la transmiten en dirección vertical.

·Polarización por reflexión:
Cuando la luz no polarizada se refleja en una superficie plana entre dos medios transparentes, por ejemplo la que separa el aire y el agua o el aire y el vidrio, la luz reflejada está parcialmente polarizada. El grado de polarización depende del ángulo de incidencia y de los índices de refracción de ambos medios. cuando el ángulo de incidencia es tal que los ángulos reflejado y refractado son perpendiculares entre sí, la luz reflejada está completamente polarizada.
La figura siguiente muestra la luz incidente con el ángulo de polarización ø_p para el cual la luz reflejada está completamente polarizada.

El campo eléctrico de la luz incidente puede descomponerse en dos componentes, uno paralelo y el otro perpendicular al plano de incidencia. La luz reflejada está completamente polarizada con su vector del campo eléctrico perpendicular al plano de incidencia. Podemos establecer una relación entre el ángulo polarización ø_p y los índices de refracción de los medios utilizando la ley de Snell. Si n₁ es el índice del primer medio y n₂ es el índice del segundo medio, tenemos

n₁ sen ø_p = n₂ sen ø₂

siendo ø₂ el ángulo de refracción. En la figura podemos ver que la sume del ángulo de refracción y el ángulo de reflexión es 90º. Como el ángulo de reflexión es igual ángulo de incidencia tenemos 

ø₂ = 90º - ø_p

entonces

n₁ sen ø_p = n₂ sen (90º -  ø_p) = n₂cos ø_p

o sea

tg ø_{p =} n₂ / n₁

La ecuación anterior se conoce como Ley de Brewster. Aunque la luz reflejada está completamente polarizada cuando el ángulo de incidencia es ø_p, la luz transmitida está solo parcialmente polarizada, debido a que solo se refleja una pequeña fracción de la luz incidente. Si la propia luz incidente está polarizada con su vector campo eléctrico E contenido en el plano de incidencia, no existe ninguna luz reflejada cuando el ángulo de incidencia es ø_p .Esto es posible comprenderlo cualitativamente a partir de la siguiente figura

Si consideramos las moléculas del segundo medio de modo que estén oscilando en la dirección del campo eléctrico del rayo refractado, no pueden radiar energía a lo largo de la dirección de oscilación que sería la dirección del rayo reflejado.

-Polarización por absorción selectiva:

La polarización por absorción selectiva es un proceso utilizado en polarizadores "estándar", denominados “Polaroid”.
El material está compuesto de largos cristales, dispuestos en una material plástico manteniendo una dirección preferencial.
Estos polarizadores se utilizan en experimentos de laboratorio, y en las gafas Polaroid.

 
*Vídeo acerca de la luz polarizada: 

  

*Termino el blog con un vídeo resumen acerca de la unidad de la luz: