Fisica General Burbano

POLARIZACIÓN 643
«Un rayo de luz se polariza totalmente por reflexión, cuando la tangente del ángulo de incidencia
es igual al índice de refracción».
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Un procedimiento de análisis de luz polarizada basado en la ley de Brewster, consiste en polarizar
con una lámina de vidrio negro un rayo de luz que incide bajo el ángulo de polarización (Fig.
XXVI-68), se recibe en otra lámina idéntica (analizador), también bajo el ángulo de polarización y
se hace girar a este último conservando el mismo ángulo de incidencia, el rayo reflejado produce
una serie de impactos luminosos en una pantalla cilíndrica que rodea el espejo, situados en una
circunferencia cuyo centro está en el eje de giro.
Estas luces reflejadas son de intensidad máxima en los puntos M (la luz polarizada se refleja totalmente)
y de intensidad nula en N a 90º de aquéllos, decreciendo la intensidad de una a otra posición.
Si la polarización se efectúa por refracción, al girar el espejo analizador los máximos y mínimos
invierten su posición, no siendo nulos estos últimos, lo que indica que la polarización por refracción
es parcial.
En los fenómenos de la Fig. XXVI-68, considerando la reflexión en el espejo inferior, se observa:
a) Plano de incidencia y plano de vibración son perpendiculares: intensidad máxima (M).
b) Plano de incidencia y plano de vibración coinciden: intensidad cero (N).
Estas condiciones equivalen a: a) Plano de incidencia y plano de polarización coinciden: intensidad
máxima. b) Plano de incidencia y plano de polarización son perpendiculares: intensidad
cero: Esto está en perfecto acuerdo con la ley de Malus, que en este caso la podríamos enunciar:
«La intensidad luminosa del rayo reflejado cuando la luz que incide es polarizada y lo hace bajo el
ángulo de polarización, es directamente proporcional al cuadrado del coseno del ángulo que forman
el plano de incidencia y el de polarización».
XXVI – 48. Doble refracción o birrefrigencia. Polarización por doble refracción.
Nicoles
Las leyes de la refracción utilizadas hasta ahora sólo son válidas en las superficies de separación
de dos medios que son isótropos para la luz; en general estos medios son los líquidos, los
cuerpos amorfos y los cristales del sistema regular; a estos cuerpos se les llama MONORREFRIGENTES,
por corresponder a un rayo de luz natural incidente un solo rayo refractado.
Los cristales que no pertenecen al sistema regular verifican el fenómeno de DOBLE REFRACCIÓN o
DOBLE BIRREFRINGENCIA, y un rayo de luz natural que penetra en ellos da lugar a dos rayos (a no ser
que penetre en la dirección del eje óptico, como explicamos a continuación) que se propagan en el
interior del cristal y que se llaman ORDINARIO y EXTRAORDINARIO.
EJE ÓPTICO es una dirección privilegiada en la que no se verifica el fenómeno de la doble refracción.
Los cristales son UNIÁXICOS o BIÁXICOS según tengan uno o dos ejes ópticos.
Cualquiera que sea el ángulo de incidencia (e 1
), se verifica para el rayo ordinario la ley de
Snell: sen e 1
/sen e 2
= cte, lo que no ocurre para el rayo extraordinario, dependiendo el valor del
cociente del ángulo de incidencia. Ello es debido a que en los medios anisótropos la velocidad de
propagación del rayo extraordinario es distinta en las diversas direcciones. En la dirección del eje
óptico las velocidades de propagación del rayo ordinario y el extraordinario son iguales.
Aunque no se puede hablar de índice de refracción de una sustancia para el rayo extraordinario
(ya que cada dirección tiene el suyo) se puede hacer una clasificación de los cristales birrefringentes
en positivos y negativos según que el índice de refracción correspondiente al rayo ordinario
sea menor o mayor que el del extraordinario en cada una de las direcciones, excepto en la del eje
óptico en la que ambos son iguales. El espato de Islandia es un cristal negativo.
PLANO PRINCIPAL es un plano perpendicular a la cara de incidencia y que contiene al eje óptico
(Fig. XXVI-69a).
En el fenómeno de la doble refracción también se verifica que tanto el rayo ordinario como el
extraordinario están polarizados. El plano de vibración del rayo extraordinario es el plano principal
y el del ordinario un plano perpendicular al principal (Fig. XXVI-69b).
Estos hechos pueden visualizarse haciendo incidir estos rayos en un analizador, y según sea el
ángulo formado por la dirección de polarización y el eje de transmisión del analizador se observará
la formación de máximos y mínimos nulos, que se suceden en giros del analizador de cero a
p/2 rad. Cuando el ordinario produce un máximo, el extraordinario un mínimo y a la inversa.
Para eliminar uno de los rayos (el ordinario) obteniendo únicamente como
rayo emergente el extraordinario, se emplea el PRISMA DE NICOL. Es un romboedro
de espato de Islandia, con ángulos determinados, que se ha cortado por
un plano diagonal y se han pegado sus dos mitades con bálsamo de Canadá,
que goza de la propiedad de tener un índice de refracción (n) intermedio entre
los del espato de Islandia para el rayo ordinario y el correspondiente al extraordinario
en la dirección de su propagación: n 0
> n > n e
.
Si la sección del plano principal es la de la Fig. XXVI-70, un rayo de luz
natural se divide, al penetrar en el nicol, en el rayo ordinario y el extraordina-
Fig. XXVI-68.– Análisis de la luz polarizada.
Fig. XXVI-69.– Eje y plano principal.
Polarización por birrefringencia.
Fig. XXVI-70.– Prismas de Nicol.