Polarización

La luz natural• La luz se genera por un dipolo (una carga eléctrica) que

vibra a cierta frecuencia y por tanto genera un campo eléctrico. Este campo implica, a su vez, el correspondiente campo magnético y ambos dan lugar a una onda electromagnética que se propaga siguiendo el vector de Poynting S.

• Los vectores E y H vibran aleatoriamente en cualquiera de los planos que contienen el vector S porque la vibración del dipolo generador no está restringida.

• Ésto es lo que se conoce como “luz natural”, para diferenciarla de la “luz polarizada” en la cual el vector eléctrico vibra en un solo plano, que se denomina plano de polarización.

Polarización de una onda• Propiedad de las ondas transversales: La vibración es

perpendicular a la dirección de propagación.• la “luz polarizada” en la cual el vector eléctrico vibra en un

solo plano, que se denomina plano de polarización. • La luz que se propaga en estas condiciones se denomina luz

polarizada plana, o linealmente polarizada.

Polarización linealSi tenemos dos ondas linealmente polarizadas en planos

perpendiculares entre sí la onda resultante también es linealmente polarizada si las dos primeras están en fase.

Supongamos dos ondas linealmente polarizadas.

Polarización Elíptica o Circular

• El vector campo eléctrico va cambiando en el tiempo describiendo elipses o circunferencias

Polarizadores• Un polarizador ideal deja pasar el 100% de la

luz incidente en dirección de su eje de transmisión y bloquea toda la luz que incide vibrando en la dirección perpendicular.

Sabemos que si sobre una superficie reflectora incide luz natural parte de la luz se refleja y parte se refracta.

• Malus descubrió en 1808 que si hacemos incidir una luz sobre una superficie pulimentada de vidrio con un ángulo de incidencia i de 57º aproximadamente, la luz reflejada está polarizada, siendo el plano de vibración perpendicular al plano de incidencia de los rayos. Si el ángulo de incidencia no es de 57º habrá también polarización pero será menor a medida que el rayo incidente vaya siendo mayor o menor que dicho ángulo.

• Más tarde Brewster descubrió que si el rayo reflejado y el refractado forman entre si un ángulo de 90º, el ángulo de incidencia es precisamente el ángulo de polarización. El ángulo de polarización depende del índice de refracción "n" del medio.

• Hay que señalar también que para este ángulo, el rayo refractado está polarizado parcialmente, coincidiendo su plano de vibración con el de incidencia, mientras que el rayo reflejado está completamente polarizado.

Ley de Malus• Cuando la luz natural incide sobre un polarizador, la

intensidad transmitida es la mitad de la incidente

• Al pasar por un segundo polarizador que forma un cierto ángulo con el primero

20

1II =

212 cosθII =

Recordad que la intensidades proporcional al cuadrado delCampo eléctrico

Polarización por reflexión.

Cuando la luz se refleja en una superficie plana sufre una polarización parcial en el plano perpendicular al plano de incidencia.

Variando de modo contínuo el ángulo de incidencia, si se dispone de algún instrumento que permita analizar el grado de polarización de la luz reflejada, se observará que ésta es máxima para cierto ángulo, conocido como ángulo de Brewster.

Polarización por reflexión• La dirección de propagación de la onda (vector S) está

contenida en el plano de incidencia El campo E debe ser ortogonal a esta dirección Tiene una componente en el plano de incidencia y otra ortogonal a él

• Las dos componentes se comportan de diferente manera respecto a la reflexión y a la refracción.

||EEEρρρ

+= ⊥

||1221

1221'

2211

2211'

coscoscoscoscoscoscoscos

|| EnnnnE

EnnnnE

ρρ

ρρ

θθθθθθθθ

+−

=

+−

= ⊥⊥

||1221

21

2211

11

coscoscos2

coscoscos2

|| Enn

nE

Enn

nE

r

r

ρρ

ρρ

θθθ

θθθ

+=

+= ⊥⊥

Luz reflejada Luz refractada

Ángulo de Brewster• Para este ángulo la luz reflejada está totalmente

polarizada en dirección perpendicular al plano de incidencia

• No hay reflexión si se incide con luz polarizada en el plano de incidencia

0'

22

21

22

21'

|| =

+−

= ⊥⊥

E

EnnnnE

ρ

ρρ

||2

1

22

21

21

||

2

EnnE

Enn

nE

r

r

ρρ

ρρ

=

+= ⊥⊥

1

2

nntg B =θ

Luz reflejada

Luz refractada

Polarización por dispersión

• Las moléculas de aire son centros de dispersión para la luz solar. La molécula absorbente actúa como una antena dipolar emite luz polarizada en su plano de vibración.

• La luz que atraviesa la molécula es no polarizada.• El observador situado al medio día o al atardecer ve

luz no polarizada mientras el situado más allá del medio día la observa parcialmente polarizada.

Doble refracción

Doble refracción en calcita.Hay determinados cristales que tienen la propiedad de la doble refracción, es decir, el rayo incidente se desdobla en dos en el interior del cristal uno de ellos llamado ordinario y que sigue las leyes de la refracción y otro llamado extraordinario que no las sigue.

Doble refracción•Se forman dos imágenes: la del rayo ordinario y la del rayo extraordinario.

•Ambas están linealmente polarizadas, aunque en planos diferentes. •La imagen del rayo ordinario está fija, mientras la del extraordinario cambia de posición al rotar el cristal ( eje óptico)