Polarización

1. Polarización Propagación de la luz en medios anisótropos

2. Polarización de una onda • Propiedad de las ondas transversales: La vibración es perpendicular a la dirección de propagación • Se define la dirección de polarización como la dirección de vibración del campo eléctrico E • Fuente puntual: Ondas polarizadas (antenas ..) • Muchas fuentes: Ondas no polarizadas (sol..)

3. Polarización lineal • La vibración se mantiene fija respecto a una línea fija en el espacio Onda que se propaga en dirección X y está polarizada linealmente en dirección Y

4. Polarización Elíptica o Circular • El vector campo eléctrico va cambiando en el tiempo describiendo elipses o circunferencias Onda polarizada circularmente que se propaga en dirección X. El campo E es una superposición de un campo vibrando en dirección Y y otro en dirección Z

5. Polarización por absorción: filtros polarizadores • Un polarizador ideal deja pasar el 100% de la luz incidente en dirección de su eje de transmisión y bloquea toda la luz que incide vibrando en la dirección perpendicular

6. Ley de Malus • Cuando la luz natural incide sobre un polarizador, la intensidad transmitida es la mitad de la incidente • Al pasar por un segundo polarizador que forma un cierto ángulo con el primero Recordad que la intensidad es proporcional al cuadrado del Campo eléctrico

7. Polarización por reflexión • La dirección de propagación de la onda (vector S) está contenida en el plano de incidencia El campo E debe ser ortogonal a esta dirección Tiene una componente en el plano de incidencia y otra ortogonal a él • Las dos componentes se comportan de diferente manera respecto a la reflexión y a la refracción. Luz reflejada Luz refractada

8. Ángulo de Brewster • Para este ángulo la luz reflejada está totalmente polarizada en dirección perpendicular al plano de incidencia • No hay reflexión si se incide con luz polarizada en el plano de incidencia Luz reflejada Luz refractada

9. Polarización por dispersión • Las moléculas de aire son centros de dispersión para la luz solar. La molécula absorbente actúa como una antena dipolar emite luz polarizada en su plano de vibración. • La luz que atraviesa la molécula es no polarizada. • El observador situado al medio día o al atardecer ve luz no polarizada mientras el situado más allá del medio día la observa parcialmente polarizada.

10. Propagación de la luz • Medios isótropos : no importa la dirección • Gases y líquidos • Cristales en el sistema cúbico • Medios anisótropos : la velocidad de la onda depende de la dirección de propagación  El índice de refracción es una matriz • Sólidos cristalinos

11. Propagación en medios anisótropos • Ejes ópticos: direcciones especiales en las que el índice de refracción es una matriz diagonal • Cristales Uniáxicos: Sistemas trigonal, hexagonal y tretagonal Tienen una dirección diferenciadados tipos de rayos ( ordinario y extraordinario)

12. Rayo extraordinario • Velocidad dependiente de la dirección de propagación. • Polarización lineal en el plano formado por el eje óptico y la dirección de propagación. Rayo Ordinario • Se propaga con una velocidad • Independiente de la direccióncomo en un medio isótropo. • Polarización lineal perpendicular al eje óptico y a la dirección de propagación. Ver figura anterior

13. Doble refracción • Doble refracción en calcita • Cristal uniáxico • Se forman dos imágenes: la del rayo ordinario y la del rayo extraordinario. • Ambas están linealmente polarizadas, aunque en planos diferentes. • La imagen del rayo ordinario está fija, mientras la del extraordinario cambia de posición al rotar el cristal ( eje óptico)

14. Birrefringencia • El rayo ordinario y el extraordinario quedan • desfasados al atravesar un espesor d • Polarización elíptica (general) • y circular ( incidencia a= 45º) • Polarización lineal en dirección • p-a, m impar • a, m par Incidencia normal formando un cierto ángulo a con el eje óptico, paralelo a la superficie del cristal y perpendicular a la dirección de propagación

15. Actividad óptica • Algunas sustancias son capaces de rotar el plano de polarización de la luz incidente ( dextrógiras y levógiras) • Pueden presentar actividad óptica sólo en estado sólido: cuarzo, benzil.. • En todos los estados: azucar, alcanfor, ácido tartárico.. • Puede depender de la concentración: ácido láctico, levulosa, dextrosa..