Fisica General Burbano

642 ÓPTICA FÍSICA
Fig. XXVI-66.– Un polarizador transmite
la luz con el plano de vibración
paralelo a su eje de transmisión.
Fig. XXVI-67.– Polarización de la luz
por la reflexión.
mínima cuando su eje de transmisión es perpendicular al del polarizador. En el intervalo comprendido
entre q = 0 y q = p/2 rad, 0 < I 2
< I 1
, pudiéndose dar todos los valores posibles de la intensidad
dentro de tal intervalo.
Para saber si la luz de una fuente está polarizada, parcialmente polarizada o no polarizada, interpondremos
un analizador al rayo y lo haremos girar alrededor de su eje paralelo al rayo; si la luz
está linealmente polarizada, la intensidad de la luz transmitida variará desde cero hasta un valor
máximo, y conoceremos el plano de vibración (o dirección de polarización) que será perpendicular
al eje de transmisión en la que se encuentra el cero de intensidad. Si la luz de la fuente solo está
parcialmente polarizada, la intensidad transmitida por el analizador, variará con la rotación de
éste, pero nunca será nula. Si la luz no está polarizada no se observará variación de la intensidad
transmitida con el ángulo de orientación del analizador.
Una fuente de luz no polarizada emite trenes de onda con una mezcla de polarizaciones al
azar, es decir está formada por ondas luminosas cuyas direcciones de polarización están distribuidas
uniformemente en todos los ángulos, estos trenes de onda son pues incoherentes (son emitidos
por átomos y moléculas independientes), y para calcular su intensidad, sumaremos las intensidades
de cada uno de ellos (no sus amplitudes), esta suma es equivalente a promediar sobre la
mezcal de polarizaciones al azar. Para calcular la intensidad transmitida por el polarizador (Fig.
XXVI-66) emplearemos la ley de Malus, donde ahora q es el ángulo entre la dirección de polarización
del tren de onda y el eje de transmisión del polarizador; y puesto que el valor promedio del
cos 2 q para los valores comprendidos entre cero y p/2 rad, es 1/2 concluiremos diciendo que:
«La intensidad transmitida por un polarizador cuando llega a él un haz de luz natural, es la
mitad de la intensidad incidente».
Debido al carácter aleatorio de las polarizaciones de los trenes de onda incidentes, la intensidad
de la onda polarizada es independiente de la orientación del polarizador, como ya hemos visto
en el análisis de la luz natural.
XXVI – 46. Grado de polarización
En lo anteriormente visto hemos supuesto que tanto el polarizador como el analizador transmitían
luz polarizada paralela al eje de transmisión, y no se transmitía luz perpendicularmente a dicho
eje; aunque existen polarizadores que prácticamente realizan esta función perfectamente, los
que normalmente son utilizados en realidad no polarizan completamente la luz.
Para caracterizar la polarización de la luz se utiliza el GRADO DE POLARIZACIÓN (P); para su cuantificación,
supongamos que el polarizador de la Fig. XXVI-64 no es perfecto y si los es el analizador;
sea I a
la intensidad de la luz transmitida por el analizador cuando los ejes de transmisión son
paralelos (q = 0) e I p
la intensidad cuando los ejes son perpendiculares (q = p/2 rad); el grado de
polarización de la luz transmitida por el polarizador se define como:
variando entre cero y uno (0 ≤ P ≤ 1), puesto que si la luz incide sobre el analizador no está polarizada
I a
= I p
⇒ P = 0 y cuando la luz que incide en el analizador está totalmente polarizada, entonces
I a
= 0 ⇒ P = 1.
XXVI – 47. Producción de luz polarizada por reflexión y refracción. Ley de Brewster
Cuando un rayo de luz natural incide sobre cualquier medio refringente, se verifica una polarización
de la luz. El rayo reflejado se enriquece en la componente cuyo plano de vibración es perpendicular
al de incidencia (plano que forman el rayo incidente y la normal) y el rayo refractado se
enriquece en la componente que vibra en el propio plano de incidencia (Fig. XXVI-67a).
Para fijar esta idea, observemos que se reflejan preferentemente las vibraciones que caen del
plano sobre la superficie, de la misma forma que una piedra achatada rebota en la superficie del
agua, al lanzarla de plano sobre ella.
Cuando el ángulo de incidencia tiene un valor determinado (ÁNGULO DE POLARIZACIÓN), el rayo
reflejado está totalmente polarizado.
En 1812 Sir David Brewster (1781-1868) descubrió experimentalmente que cuando el ángulo
de incidencia es el ángulo de polarización, el rayo reflejado y el refractado son complementarios
(Fig. XXVI-67b); pudiéndose escribir la ley de Snell de la forma:
sen
sen
e
e
1
2
I
P =
I
sen e1
n
= = tg e1
=
cos e n
que será igual al índice de refracción de la sustancia cuando el primer medio sea aire.
a
a
1
− I
+ I
p
p
2
1
(LEY DE BREWSTER)
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