POLARIZACION DE LA LUZ

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 (feldespato de Islandia) 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.

Etienne-Louis Malus

En 1808 descubrió la polarización de la luz por medio de la reflexión al observar que la luz, al reflejarse en el agua o vidrio, presentaba el mismo fenómeno que cada una de las dos imágenes  que aparecían por birrefringencia al pasar a través del espato de  Islandia.
Este fenómeno consiste en que, al ser observadas a través de
un segundo trozo de espato de Islandia, la imagen aparece o desaparece según su orientación. A este fenómeno lo llamó polarización.

Formas de polarización

Dentro de las ondas transversales, el movimiento del vector polarización tiene lugar en un plano perpendicular a la propagación de la onda. Para precisar con mayor exactitud la naturaleza de este movimiento, se consideran dos situaciones típicas:

• Cuando el vector polarización se mantiene en un plano que contiene la dirección de propagación, las partículas del medio oscilan en una recta cuya dirección no varía de un punto a otro. En tal caso, se dice que la onda está linealmente polarizada.
• Si el vector polarización describe una curva compleja dentro del plano perpendicular a la dirección de propagación, la oscilación de las partículas puede apreciarse como una superposición de vibraciones no colineales. Entonces, se dice que la onda no está polarizada. Un caso interesante de esta situación se produce cuando la onda está polarizada circularmente.

En las ondas electromagnéticas, la propagación de la onda no se acompaña de la vibración de las partículas del medio. Una onda de estas características está formada por la propagación de un campo eléctrico y otro magnético que varían con el tiempo en planos mutuamente perpendiculares y normales también a la dirección de propagación. Por convenio, se toma uno cualquiera de los vectores de ambos campos como vector polarización; normalmente se elige el campo eléctrico.
En condiciones normales, en estas ondas no existe ningún desplazamiento específico del vector polarización, que presenta un movimiento aleatorio. Por tanto, las ondas electromagnéticas comunes, como la luz en estado natural, no están polarizadas.

En la luz natural, el vector campo eléctrico que se desplaza con la onda varía continuamente dentro de un plano perpendicular a la dirección de propagación según direcciones aleatorias.

Polarización por absorción

Aunque las ondas electromagnéticas en estado natural, como la luz, no están polarizadas, es posible obtener formas concretas de polarización mediante la aplicación de diversos procedimientos. Uno de los más habituales consiste en interponer en la trayectoria del haz electromagnético un elemento polarizador.
Los polarizadores más habituales están constituidos por largas cadenas de hidrocarburos (u otras sustancias) que se distinguen porque transmiten la luz de forma que, a la salida de las mismas, queda polarizada en la dirección perpendicular a estas cadenas.
En este tipo de polarización, la componente del campo eléctrico (elegido como vector de polarización) paralela a las cadenas de hidrocarburos induce en ellas corrientes eléctricas que provocan la absorción de la energía de esta componente. Como resultado, en la salida sólo se conserva la parte de la energía de la componente perpendicular de dicho campo eléctrico.
Este fenómeno se conoce como polarización por absorción.

Polarización por reflexión

Cuando la luz natural incide sobre una superficie plana de separación entre dos medios, por ejemplo, el aire y el vidrio, experimenta un fenómeno conjugado de reflexión y refracción (o transmisión) parciales. En los casos en que el rayo reflejado en esta superficie y el refractado tengan direcciones perpendiculares entre sí, la luz reflejada se polariza en su totalidad en la dirección perpendicular al plano de incidencia.
Este fenómeno fue observado por primera vez por el físico escocés David Brewster (1781-1868).Teniendo en cuenta la ley de Snellse obtiene que:

donde n1 es el índice de refracción del primer medio, n₂ el del segundo y a_p el ángulo de polarización (que coincide con el de incidencia). De ello se deduce que:

Esta expresión recibe el nombre de ley de Brewster de la polarización.