Cuestionario Luz Polarizada

1- ¿Cómo es posible poner de manifiesto (evidenciar) el fenómeno de polarización? Refiérase a los materiales y/o sustancias y las propiedades físicas que estos deben tener para considerarse polarizadores. Para poner en evidencia la luz polarizada debemos entender cuáles son sus propiedades. En primer lugar, debemos saber que la luz polarizada corresponde a ondas de luz oscilantes en un solo plano. Por esta misma razón podemos usar filtros polarizadores para corroborar si es que esta onda está realmente polarizada, como lo vemos en la siguiente imagen i :

Según esta imagen la luz no polarizada posee ondas en más de un plano, al contrario que la luz polarizada correspondiendo a ondas electromagnéticas oscilantes en un solo eje. Por lo tanto, si tenemos una luz polarizada y se le interviene con un filtro en posición perpendicular eje de oscilación de la luz, veremos que esta no podrá pasar y por lo tanto disminuirá de manera radical la intensidad de luz. Al girar este filtro podremos ver de la misma manera como esta intensidad irá variando desde un punto mínimo a un punto máximo. ¿Qué es sucede al polarizar la luz? En realidad, el fenómeno de polarización de la luz ocurre naturalmente. Esto se debe a que la luz es polarizada en los fenómenos de reflexión y refracción. Según esto hay algunos materiales que son mejores que otros para polarizar la luz por estos medios, según Tippens: “Algunas sustancias muestran diferentes índices de refracción para la luz, que tiene diferentes planos de polarización en relación con su estructura cristalina. Algunos ejemplos son la calcita, el cuarzo y la turmalina” ii. Al parecer según sugiere la cita anterior estos compuestos con estructuras cristalinas polarizan la luz de mejor manera que otros compuestos no tan activos ópticamente. Esto se debe a los índices de refracción de las estructuras cristalinas, ligado a la ley de Snell que explicaremos más adelante. 3- ¿Qué características presenta la luz natural en cuanto a planos de polarización e intensidad luminosa de éstos? La primera característica que debemos destacar de la luz natural es que esta no es polarizada lo que significa que “cada partícula se mueve al azar en todos los ángulos posibles”iii. Por esto la luz natural posee infinitos planos en los que puede polarizarse ya que en todos los ángulos poseerá componentes en todos los ángulos a polarizar. Es importante aclarar que por convención el plano de polarización se define como el plano de los vectores de la fuerza eléctrica y del vector pointing o de dirección de la onda. Ya que estos dos vectores siempre son perpendiculares entre si conforman el plano de polarización.

La intensidad luminosa al polarizar la luz disminuye a la mitad, siempre que la luz original sea una luz no polarizada y pase por un filtro de polarización. Así lo describe Halliday, Resnik y Walker: “Si las ondas originales son orientadas de manera aleatoria, la suma de los componentes y con los componentes z serán iguales. Cuando el eje z es absorbido, la mitad de la intensidad de la luz original se pierde. De 1 esta manera la intensidad de la luz polarizada emergente es I = 2 I 0 ”iv 5- Para una intensidad de luz natural incidente ¿de qué factores depende la intensidad de la luz reflejada? En los fenómenos de reflexión de la luz hay dos factores principales que varían la intensidad de la luz reflejada. El primer factor es el índice de refracción de los medios sobre los que se realiza la reflexión. Su expresión matemática es: C n= V . Siendo c la velocidad de la luz en el vacío y V la velocidad de la luz sobre el mediov. Si un rayo incidente pasa a través de dos superficies con distintos índices de refracción dependiendo del ángulo una parte del rayo se refractará y otra se reflejará. El ángulo de reflexión siempre será igual al ángulo de incidencia desde la normal. Sin embargo, según la Ecuación de Brewster vi: θB =tan−1

n2 n1

Nos dice que la luz será completamente polarizada de sus componentes paralelos al plano de incidencia al ángulo que sea igual a la arcotangente del cociente entre los dos índices de refracción vii. Por esto la intensidad de la luz reflejada tendrá como factores los índices de refracción de los dos medios y el ángulo de incidencia. 7- ¿Por qué el agua no es ópticamente activa? Según lo visto en los videos anteriores las moléculas ópticamente activas son las que presentan ejes de simetría en su conformación geométrica. Sin embargo, el agua no presenta ejes de simetría por lo que en realidad lo que pasa es que la desviación es igual hacia los dos lados. Por eso el agua no tiende a desviar la luz como lo hacen las moléculas quirales.

i Tippens, Paul E. Física Conceptos y aplicaciones. 7aed. México D.F, McGraw-Hill, 2011. 724 p. ii Idem. iii Idem. iv Halliday, Resnick y Walker Fundamentals of Physics, 7ª ed. Wiley 2005. 987p. v Ibidem 998p. vi Idem. vii Idem.