Polarización
La polarización describe la orientación de la oscilación de una onda transversal. En la luz, se define convencionalmente por la dirección del campo eléctrico. Los polarizadores permiten medir y controlar esa orientación.
Qué significa que la luz esté polarizada
La luz no polarizada contiene orientaciones transversales que cambian rápidamente. La luz polarizada linealmente tiene una dirección definida del campo eléctrico. El sonido longitudinal en el aire no posee este mismo grado de libertad de polarización.
Un polarizador lineal ideal
Un polarizador ideal transmite la componente del campo eléctrico paralela a su eje. Para luz no polarizada, la intensidad media transmitida tras el primer polarizador ideal es I = I_no pol/2.
Ley de Malus
I = I₀ cos² θ
I₀ es la intensidad de la luz ya polarizada antes del analizador; θ es el ángulo entre esa polarización y el eje del analizador.
Explorador de la ley de Malus
No apliques de nuevo automáticamente el factor 1/2 si I₀ ya representa luz polarizada que incide sobre el analizador.
La reflexión puede polarizar la luz
La reflexión en superficies no metálicas suele favorecer una polarización, por lo que las gafas de sol polarizadas reducen el deslumbramiento de carreteras y agua. En el ángulo de Brewster, los rayos reflejado y refractado son perpendiculares y, idealmente, la luz reflejada queda totalmente polarizada en una orientación.
Los polarizadores reales absorben y dispersan parte de la luz, de modo que la transmisión medida no es perfectamente ideal.
Tres comprobaciones antes de usar la ley de Malus
Primero identifica si la luz incidente ya está polarizada. Después determina la dirección de polarización justo antes del analizador. Por último, mide θ entre esa dirección y el eje del analizador. Solo entonces aplica I = I₀ cos²θ.
Si la luz inicial es no polarizada e ideal, el primer polarizador transmite en promedio la mitad de la intensidad incidente; la ley de Malus se aplica después a los analizadores siguientes. Los materiales reales tienen transmisión finita y extinción imperfecta, por lo que los valores de laboratorio no tienen por qué alcanzar los límites ideales de 0 o 100 %.
Ejemplos resueltos
1. Ley de Malus a 60°
Luz polarizada linealmente de intensidad 80 W·m⁻² llega a un analizador situado a 60°. Calcula la intensidad transmitida.
Solución
I = I₀ cos²60° = 80(0,5)² = 20 W·m⁻².
2. Primer polarizador con luz no polarizada
Luz ideal no polarizada de intensidad 100 W·m⁻² atraviesa un polarizador ideal. ¿Cuál es la intensidad media transmitida?
Solución
Un primer polarizador ideal transmite en promedio la mitad de la intensidad no polarizada: 50 W·m⁻².
3. Dos polarizadores ideales cruzados
La luz polarizada linealmente está alineada con el primer polarizador y un segundo polarizador ideal está a 90°. ¿Qué predice la ley de Malus?
Solución
I = I₀ cos²90° = 0 en el modelo ideal.