El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 48 (enero-2008)

Luz polarizada (RC-114)


C. Macho Antolín


INTRODUCCIÓN

¿Qué es la luz? ¿Cuál es su naturaleza? Estas son algunas de las preguntas que han estado siempre en la mente de los pensadores: filósofos y científicos, de todos los tiempos.

Desde un principio se plantearon dos alternativas para explicar su naturaleza:

a)  La luz es una perturbación de un medio (material o no) sin que haya nada material que se transmita desde el objeto que emite la luz hasta el receptor de la misma (por ejemplo, el ojo).

b)   La luz está formada por corpúsculos (materiales o de energía) que avanzan desde el objeto emisor de la luz al receptor.

Las dos alternativas han tenido sus partidarios entre los grandes filósofos y científicos de la historia del pensamiento. En el siglo XVII, Descartes (filósofo francés) fue partidario de la alternativa a); Newton (científico inglés) creyó en la b). A lo largo de los años, la alternativa que predominaba era la que mejor explicaba las dos propiedades principales de la luz: la reflexión y la refracción.

En 1669, el científico danés Erasmus Bartholinus descubrió un nuevo fenómeno de la luz. Cuando la luz atraviesa un cristal de espato de Islandia (una calcita transparente), la luz se divide en dos rayos. Lo curioso es que uno de los rayos puede dividirse nuevamente en dos rayos con otro cristal de espato, pero solo para ciertas orientaciones de este último cristal: es como si la luz tuviera cierto carácter direccional. ¿Cuál de las dos alternativas explica mejor este fenómeno óptico?  

En 1878, un experimento propuesto por el científico francés Simon Poisson (partidario de la teoría corpuscular de la luz) para rechazar la teoría rival de las perturbaciones del medio (teoría ondulatoria de la luz) propuesta por Fresnel confirmó la validez de esta última teoría. En los años siguientes, la teoría ondulatoria de la luz fue explicando cada vez mejor los fenómenos de la reflexión y la refracción. Pero, ¿cómo explicar que la luz tiene un carácter direccional, es decir, que su propagación dependa de la orientación que tenga respecto del medio material por el que se propaga?; propiedad que recibe el nombre de polarización.

En un movimiento ondulatorio, unas vibraciones forman ondas que se desplazan por el medio. Las dos direcciones: la de desplazamiento de las ondas y el de las vibraciones pueden coincidir, es decir, ser paralelas, o pueden ser perpendiculares. En el primer caso, se dice que las ondas son longitudinales, en el segundo que son transversales.  La polarización de la luz es la prueba de que consiste en ondas transversales.

LUZ POLARIZADA

Así pues, la luz es un movimiento ondulatorio formado por ondas transversales. ¿Qué es lo que la produce?¿Qué es lo que vibra? Lo que vibra es un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación de las ondas. Por ello, decimos que la luz esta formada por ondas electromagnéticas.

Fijémonos en el campo eléctrico, si la oscilación (vibración) es en un plano, el movimiento ondulatorio está polarizado linealmente. Lo habitual es que la luz no esté polarizada (luz natural).

La luz que emiten los objetos que tenemos a nuestro rededor se produce en los átomos de los que están formados; más concretamente, en los saltos de los electrones que envuelven los núcleos atómicos. Como hay muchísimos átomos, y cada uno produce luz en direcciones cualesquiera, el resultado es que no haya un plano definido de oscilación de las ondas, es decir, la luz no está polarizada.

 

OBTENCIÓN DE LUZ POLARIZADA

Veremos aquí dos formas de obtener luz polarizada:

Por reflexión.

En 1808, el científico francés Étienne Louis Malus descubrió que si se hace incidir un rayo de luz sobre una superficie de vidrio con un ángulo aproximado de 57º, el rayo de luz reflejado está completamente polarizado, siendo el plano de vibración perpendicular al plano de incidencia. Para ángulos diferentes la polarización es parcial. En general, se demuestra que, en una reflexión sobre una superficie, el ángulo de polarización (de incidencia) cumple la siguiente relación: tg i = n, siendo n el índice de refracción de la sustancia sobre la que se refleja el rayo de luz.

Mediante un polarizador

Un polarizador es una lámina transparente que tiene la propiedad de atenuar las oscilaciones del campo eléctrico en una dirección, dejando pasar la luz que oscila en la dirección perpendicular

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En la figura pueden verse dos polarizadores (P y A), girados uno respecto del otro. Si el giro es de 90º la luz no pasará por el segundo polarizador; no habrá luz detrás del segundo polarizador.

 

 

Puedes aprender más sobre la luz polarizada y experimentar con ella, leyendo los otros artículos que publicamos en este número y en números anteriores: Luz polarizada
Actividad óptica

La luz polarizada en nuestras vidas
Pantallas de cristal líquido (LCD)
Cartas a Marisa
Experimentos con la luz polarizada

Sustancias con actividad óptica