Fisica General Burbano

POLARIZACIÓN 641
XXVI – 45. Ley de Malus. Análisis de la luz polarizada
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Un modelo mecánico simple e intuitivo que nos hará comprender la elaboración y análisis de
una onda de luz polarizada, consiste en producir en un cordón de goma una onda transversal de
tal forma que las oscilaciones cambien de dirección en el espacio; esta onda será semejante a la
onda luminosa natural. Haciendo pasar el cordón a través de una caja estrecha como se indica en
la Fig. XXVI-62a, de todas las oscilaciones posibles en cualquier dirección, la caja selecciona las
oscilaciones en un solo plano, por lo que de ella sale una onda polarizada linealmente. Si la onda
incidente está ya polarizada y colocamos una caja idéntica a la anterior y perpendicular a la dirección
de polarización, las oscilaciones no pasarán de ella (Fig. XXVI-62b). Si, por último, la dirección
de la onda polarizada incidente forma un ángulo q con la «rendija», la amplitud de la onda
transmitida no es cero (Fig. XXVI-62c), pero es menor que la amplitud de la onda incidente; la
amplitud de la onda transmitida (A) es igual a la componente de la amplitud de la onda incidente
(A 0
) a lo largo del eje que contiene a la rendija, es decir: A = A 0
cos q.
A un dispositivo que transmite la luz sin atenuación, polarizada en una dirección
y que absorbe totalmente la luz polarizada perpendicularmente a la anterior
dirección, lo llamaremos POLARIZADOR y es el análogo electromagnético
de la caja que hemos utilizado en la experiencia anterior.
Un material decimos que es DICROICO cuando transmite la luz que tiene su
dirección de polarización paralela a una dirección característica del material, a
la que llamaremos EJE DE TRANSMISIÓN, y absorbe fuertemente la luz que tiene
su dirección de polarización perpendicular a este eje.
Los polarizadores más conocidos son los CRISTALES POLAROID que consisten
en una fina capa de agujas cristalinas con la propiedad de dicroísmo orientadas
todas ellas de la misma forma, colocadas, generalmente, en una sustancia plástica
transparente, que hace de soporte. Los cristales son de sulfato de yodoquinina
(herapatita). Se obtienen así, láminas polarizadoras de una gran superficie.
Se emplean para la construcción de gafas para preservarse de los rayos solares,
ya que al recibir tal luz, pasa por las láminas polaroides una de las
componentes de ella, eliminando por absorción la otra componente. Eliminan,
por tanto, un 50 por 100 de la luz natural recibida. Con las gafas polaroides
(eje vertical, Fig. XXVI-63), se eliminan, en parte, los reflejos molestos para los
automovilistas, que se producen en las carreteras después de una lluvia. La luz
reflejada en el suelo está parcialmente polarizada (como se estudiará más adelante),
vibrando en un plano horizontal (componente que «cae de plano» sobre
la carretera). Si el eje óptico de las gafas es vertical, quedará eliminada tal luz
para el portador de las gafas polaroides.
Interpongamos un polarizador a un rayo de luz no polarizada (Fig. XXVI-64), la luz transmitida
(después de atravesar el polarizador) estará linealmente polarizada; si es E 1
la amplitud del campo
eléctrico de esta onda e I 1
su intensidad, entonces al atravesar el segundo polarizador, al que vamos
a llamar analizador, la componente de E 1
en la dirección del eje de transmisión del analizador
será la amplitud del campo eléctrico de la onda transmitida, es decir (Fig. XXVI-65):
E 2
= E 1
cos q, por consiguiente el valor de la intensidad finalmente transmitida toma el valor:
2 2 2
I2 = kE2
= kE1
cos q,
siendo k la constante que relaciona a la intensidad con el cuadrado de la
2
amplitud del campo eléctrico, que junto con que I = kE nos conduce a:
I
= I cos q
2 1
1 1
(LEY DE MALUS)*
Si hacemos q = 0, obtenemos I 1
= I 2
, lo que nos indica que la intensidad transmitida por el
analizador es máxima cuando su eje de transmisión es paralelo al eje de transmisión del polarizador.
Cuando q = p/2 rad entonces I 2
= 0, es decir, la intensidad transmitida por el analizador es
Fig. XXVI-64.– Ley de Malus.
2
Fig. XXVI-65.– La proyección del
campo E 1
, transmitido por un polarizador
sobre el eje de transmisión del
analizador es E 1
cos q.
Fig. XXVI-61.– Luz polarizada elípticamente.
Fig. XXVI-62.– Modelo mecánico para la producción y
análisis de una onda polarizada.
Fig. XXVI-63.– Gafas polaroid.
* Llamada así porque es debida a E. L. Malus (1775-1812).