POLARIZACIÓN

INFORME SOBRE EL PRÁCTICO “POLARIZACIÓN”
OBJETIVO:
Analizar el fenómeno de la polarización.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Polarización electromagnética
La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.
En una onda electromagnética NO polarizada, al igual que en cualquier otro tipo de onda transversal sin polarizar, el campo eléctrico oscila en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación.
Efectos de la polarización en la vida diaria
La luz reflejada sobre materiales brillantes transparentes es parcial o totalmente polarizada, excepto cuando la luz incide en dirección normal (perpendicular) a la superficie reflectante. Un filtro polarizador, como el de unas gafas de sol polarizada, puede utilizarse para observar éste fenómeno haciendo girar el filtro y mirando a través de él. Para determinados ángulos, se atenuará la luz o será totalmente bloqueada. Los filtros polarizadores bloquean el paso de luz polarizada a 90º respecto al plano polarizador del filtro. Si dos filtros polarizadores (polarizador y analizador) se colocan uno en frente del otro de forma que ambos sean atravesados por un haz de luz que no estaba polarizado previamente, la intensidad luminosa del haz que sale del segundo filtro será proporcional al coseno del ángulo que forman los planos polarizadores de ambos filtros entre sí. Si ese ángulo es de 90º el paso de la luz es bloqueado.
La polarización por dispersión puede observarse cuando la luz pasa por la atmósfera de la Tierra. La dispersión de la luz produce el resplandor y el color cuando el cielo está despejado. Esta polarización parcial de la luz dispersada puede ser usada para oscurecer el cielo en fotografías, aumentando el contraste. Este efecto es fácil de observar durante la puesta de sol, cuando el horizonte forma un ángulo de 90° respecto a la dirección del observador hacia el sol. Otro efecto fácilmente observado es la reducción drástica del resplandor de las imágenes del cielo reflejadas sobre superficies horizontales, que es la razón principal por la que a menudo se usan filtros polarizadores en gafas de sol. También puede verse con frecuencia que un filtro polarizador muestre algunos arcoiris a causa de la dependencia del color de los efectos de la birrefrigencia, por ejemplo en las ventanas de cristal laminado de los automóviles o en artículos hechos de plástico transparente. El papel jugado por la polarización en una pantalla LCD puede verse con unas gafas de cristal polarizado, pudiendo reducir el contraste incluso hasta a hacer la visión de la pantalla ilegible.

Métodos de polarización
Los cuatro métodos más usuales son:
a) Por reflexión. Resulta, sin duda, el método más sencillo. Está basado en el hecho de que la luz reflejada, p ej., en una placa de vidrio, aparece parcialmente polarizada en el plano normal al de incidencia. Cuando el ángulo de incidencia es tal que el ángulo entre las direcciones de reflexión y transmisión es de 90°, la polarización de la onda reflejada es total. Esta propiedad se conoce con el nombre de ley de Brewster.
b) Dicroísmo. Recibe este nombre la propiedad que presentan determinados materiales, como la turmalina, de absorber selectivamente una de las dos componentes de la luz ordinaria. A este respecto, recordemos que toda vibración de amplitud a puede siempre descomponerse en dos vibraciones perpendiculares de amplitudes
a - cos Q y a - sen Q.
Los materiales dicroicos dejan pasar únicamente las vibraciones paralelas a una determinada dirección, y, por tanto, polarizan totalmente la radiación que sobre ellos incide. Situemos esta dirección privilegiada como origen de ángulos; resulta evidente, llevando a cabo la anterior descomposición, que la amplitud transmitida será
a - cos Q,
quedando absorbida la componente
a - sen Q.
c) Doble refracción. Recibe este nombre el fenómeno que se presenta en cristales transparentes uniáxicos, como la calcita y el cuarzo, consistente en la producción de dos rayos refractados, de los cuales solamente uno (el ordinario) cumple la ley de Snell. El otro, que recibe el nombre de extraordinario, tras propagarse dentro del cristal en una dirección diferente a la del ordinario, emerge paralelamente a éste, por ser los cristales de caras plano-paralelas. Ambos rayos, además, están totalmente polarizados. Para la descripción correcta de esta polarización, resulta necesaria la introducción de algunos conceptos relativos al cristal refractor:Eje óptico. Recibe este nombre el eje de simetría cuaternario (cristales tetragonales) o senario (hexagonales) del cristal. Posee la propiedad de que, si la dirección de la radiación incidente coincide con la suya, aparece solamente un rayo difractado, superponiéndose a lo largo del mismo los rayos extraordinario y ordinario.
Planos principales. Así se denominan el plano que contiene al eje óptico y al rayo ordinario (plano principal ordinario) y el que contiene al eje óptico y al rayo extraordinario (plano principal extraordinario).
Secciones principales. Son los planos que contienen al eje óptico y son perpendiculares a un par de caras del cristal. En un romboedro de calcita existirán, por tanto, tres diferentes secciones principales.
Con ayuda de estas definiciones podemos describir con facilidad las polarizaciones de los rayos, ya que el rayo ordinario se halla polarizado perpendicularmente al plano principal ordinario, mientras que el rayo extraordinario se encuentra polarizado en el plano principal del rayo extraordinario. El rayo ordinario siempre se encuentra contenido en el plano de incidencia (ya que sigue las leyes de la refracción), mientras que el extraordinario en general no lo está. En el caso particular de que el plano de incidencia coincida con una sección principal, los planos principales coinciden también con dicha sección, y ambos rayos se propagan asimismo en dicho plano, estando, por otra parte, polarizados perpendicularmente entre sí. El rayo ordinario se propaga siempre con la misma velocidad en el cristal, la correspondiente al índice de refracción ordinario del cristal no. Sin embargo, la velocidad de propagación del rayo extraordinario depende de su dirección a través del cristal, siendo máxima cuando dicha dirección es perpendicular al eje óptico. En este último caso, el índice de refracción se denomina índice principal para el rayo extraordinario y se representa por nE. La determinación de ambos índices resulta de gran utilidad en el reconocimiento de sustancias.
d) Esparcimiento. El esparcimiento de la luz por pequeñas partículas constituye el último procedimiento de polarización que describiremos. Éste es el mecanismo que contribuye a la polarización de la luz solar por las partículas de la atmósfera. La polarización por esparcimiento llega a ser total cuando las direcciones de iluminación y observación forman un ángulo de 90" en la partícula difusora.
MATERIALES:
ü Filtros polarizados
ü Lente convergente
ü Banco óptico
ü Transformador
ü Fuente de luz
ü Pantalla

PROCEDIMIENTO:
1) Armar el dispositivo de la figura.














2) Para poder visualizar mejor la experiencia, apagar la luz de la sala.
3) Disponer los filtros polarizados como se indica en las siguientes situaciones y observar lo que sucede en cada una de ellas (el orden en que se nombran los filtros corresponde a su proximidad a la fuente de luz):
a- un filtro a 90º y otro a 0º.
b- dos filtros a 90º y otro a 0º.
c- un filtro a 90º, uno a 45º y otro a 0º.
d- un filtro a 0º, uno a 45º y otro a 90º.
OBSERVACIONES:















En las situaciones a y b no se observa luz sobre la pantalla, en cambio en las situaciones c y d sí se observa un poco.
Esto se debe a que “polarizar” es similar a “filtrar”, y la luz se filtra de acuerdo a los filtros polarizados, al orden y a los ángulos a los que están colocados cada uno de ellos.
La oscuridad que se observa en las primeras dos situaciones se puede explicar mediante el ángulo de los filtros, ya que si colocamos un filtro a 0º pasa sólo la componente horizontal de la luz, que al enfrentarse al filtro colocado a 90º no “pasa”, ya que éste solamente permite que lo atraviese la componente vertical de la misma.
















La luminosidad que se observa en los otros dos casos se puede explicar de forma similar, ya que si colocamos, por ejemplo, un filtro a 0º, pasa sólo la componente horizontal de la luz. Si luego tenemos un filtro a 45º, por éste pasa un poco de esa luz que se filtró anteriormente; si consideramos un par de ejes cartesianos de manera tal que el eje x esté inclinado 45º como el filtro, la luz que atraviesa ese filtro sería la componente en ese eje x, que luego al encontrarse con el último filtro, a 90º, es filtrada y pasa la componente vertical. Es de esta manera que observamos un poco de luz en la pantalla.









CONCLUSIÓN:
Pudimos analizar el fenómeno de la polarización.