LA POLARIZACION DE LA LUZ - SEGUNDA PARTE
En el artículo anterior la polarización hablamos sobre la polarización y dos de los cuatro métodos para lograr polarizar la luz. A continuación explicaremos los dos restantes:
LA POLARIZACIÓN POR DISPERSIÓN
La polarización de la luz también ocurre cuando ella está viajando en un medio. Si la luz se encuentra en su camino con los átomos del material, los electrones de esos átomos comienzan a vibrar. Esta vibración producirá sus propias ondas electromagnéticas que serán radiadas en todas las direcciones; a su vez, estas nuevas ondas electromagnéticas perturbarán a los átomos vecinos, forzando a los electrones cercanos a vibrar con la misma frecuencia original. Las vibraciones producirán otras ondas electromagnéticas que a su vez radiarán en distintas direcciones. La absorción y la reemisión de las ondas de luz provocan que la luz se disperse en el medio y sea parcialmente polarizada, fenómeno conocido como polarización por dispersión. Este proceso de dispersión se observa cuando la luz del Sol atraviesa nuestra atmósfera y la luz dispersada (como lo discutiremos enseguida) produce la coloración azul del cielo. Sin embargo, a veces y debido a la gran dispersión, el cielo toma una coloración celeste muy clara. En fotografía se puede mejorar la coloración del cielo para convertirla en un azul profundo con la ayuda de un filtro polarizador que, rotado convenientemente, disminuye el reflejo. Este truco lo conocen muy bien los fotógrafos, aunque muchos de ellos no comprendan el fenómeno físico en que se basa.
Las aplicaciones de la polarización de la luz son variadas; además de los anteojos de sol y de los filtros fotográficos, se utiliza en la industria para detectar fallas en vidrios y plásticos delgados y también para producir imágenes tridimensionales. Una película 3D es simplemente dos películas filmadas simultáneamente pero desde posiciones distintas que se proyectan al mismo tiempo en una sala con dos proyectores diferentes; cada uno de ellos proyecta la película por un filtro polarizador: uno de los filtros tiene su eje orientado verticalmente y el otro lo tiene orientado horizontalmente. Entonces, cada película levemente diferente será proyectada sobre la pantalla con luz polarizada perpendicularmente a la otra. Los espectadores, por otra parte, deben usar lentes con filtros polarizados distintos en cada ojo (uno horizontal y el otro vertical). El resultado de los proyectores con los filtros y los anteojos es la profundidad que percibe el espectador. Un ojo del espectador (el derecho, por ejemplo) ve la película emitida por el proyector de la izquierda de la sala y el otro ojo ve solamente la película proyectada por el otro proyector. Así se produce el efecto tridimensional.
El fenómeno de polarización de la luz es otro argumento más a favor de la naturaleza ondulatoria de la luz.
POLARIZACIÓN POR REFLEXIÓN
También la luz experimenta polarización por reflexión en superficies no metálicas. La polarización de este tipo depende del ángulo con que incida la luz no polarizada y del material de la superficie. Las superficies metálicas reflejan la luz en muchas direcciones, pero las superficies no metálicas, como el asfalto o el agua, reflejan la luz de manera tal que hay mayor concentración de la vibración de las ondas reflejadas en la dirección paralela a la superficie; o sea, la luz está parcialmente polarizada. Este efecto se parece a un aumento del reflejo que una persona puede observar cuando mira la superficie del agua sin anteojos polarizados, pero cuando se coloca anteojos en los que el eje de polarización está en dirección vertical, este efecto puede reducirse notablemente, porque la componente horizontal será bloqueada; en consecuencia, se reduce el reflejo.
Habíamos dicho que la polarización por reflexión depende del ángulo con que incide la luz no polarizada sobre la superficie. Un físico escocés, David Brewster, determinó que se produce polarización completa del rayo reflejado cuando se forma un ángulo de 90° entre el rayo reflejado y el rayo refractado. Este ángulo se llama ángulo de polarización o ángulo de Brewster (ƟB) y su valor depende de cada material. Supongamos que una onda de luz no polarizada incide con un ángulo Ɵ1 sobre una superficie no metálica, una porción de la onda se refracta formando un ángulo Ɵ2 y otra porción se refleja:
ƟB + Ɵ2 + 90º = 180º
ƟB + Ɵ2 = 90º
Ɵ2 = 90º - ƟB
Además, sabemos que Ɵ1 = ƟB por las leyes de la reflexión, y por la ley de Snell, n1 senƟ1 = n2 senƟ2, como, por otro lado, senƟ2 = sen(90° - ƟB) = cosƟB; si reemplazamos en la ley de Snell, resulta:
n1 senƟ1 = n2 cosƟ2
Este es el ángulo para el cual se puede obtener polarización completa producida por reflexión:
senƟB / cosƟB = n2 / n1
tgƟB = n2 / n1
En el siguiente artículo hablaremos sobre qué es un láser y la relación de cómo lo aprendido en estos dos artículos de polarización ayuda a explicar la formación del mismo.
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