Física

La Polarización Medial de la luz

Publicado por Monica González

Determinados cristales presentan un fenómeno llamado dicroísmo o absorción selectiva de la luz incidente. Característicamente absorben, en condiciones ideales, prácticamente 50% de la intensidad de la luz «normal» incidente en una dirección perpendicular a la de su eje de transmisión (cualquier eje  perpendicular al eje óptico del cristal). La luz propagada se comporta privilegiando una cierta dirección perpendicular a la dirección de propagación.

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La imagen 1a representa un rayo de luz «normal», o despolarizada, dibujada de manera convencional. Aún antes de ocurrir la absorción y la refracción podríamos pensar en representar aquellos corpúsculos (u «ondas») que serán absorbidos, como mostrado en la imagen 1b, y aquellos que se propagarán por el medio, como se ve en la imagen 1c.

Imagen 1: La luz corpuscular despolarizada (a), atravesando el plano de la pantalla, y sus probables abanicos (b y c) comportándose diferentemente cuando pasan por un cristal polarizador con eje de transmisión ubicado en la vertical.

Vamos poner atención en el abanico de los rayos propagados (imagen 1c). ¿Cómo se presentaré este abanico después de que la refracción haya ocurrido? ¿El abanico se cerrará totalmente, a tal punto de confundirse este rayo secundario siendo como totalmente equivalente a la luz que sería emitida por un único átomo? Si esto sucede, podremos tranquilamente afirmar que el cristal promovió una polarización absoluta o total del rayo transmitido.

De lo contrario podremos, afirmar que el rayo está realmente polarizado según una dirección paralela al eje de transmisión, pero que esta polarización, pensada en términos elementares, tiene un significado meramente estadístico.

Parece que los corpúsculos (o las «ondas») están orientados, en promedio, según el eje de transmisión del cristal (vertical en ese caso), pero en realidad la polarización absoluta, de hecho, nunca sucede. Eso no es solamente una convicción racional, pero una afirmación apoyada en la experimentación, como será mostrado en el próximo ítem.

Análisis de la Luz Polarizada

El análisis de la luz polarizada por un cristal dicroico puede ser hecho de la forma representada en la imagen 2. Dos cristales dicroicos son dispuestos de manera  que sus ejes de transmisión sean perpendiculares a la luz incidente.

El primer cristal, o polarizador, permanece fijo durante el análisis y el segundo cristal (analizador) gira alrededor de un eje coincidiendo con la dirección del rayo de luz incidente. Se compara la intensidad de la luz que emerge del primer cristal (polarizador) con la intensidad de la luz que emerge del segundo cristal (analizador), para cada ángulo entre los ejes de transmisión de los cristales, de cero a noventa grados.

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Figura 2: Equipamiento destinado al análisis de la luz polarizada. El primer cristal polariza la luz «normal» en una determinada dirección fija (en este caso en la dirección vertical). El segundo cristal gira alrededor de la dirección de propagación de la luz. Se compara la intensidad de la luz que emerge del primer cristal (polarizador) con aquella que emerge del segundo cristal (analizador), para ángulos diversos entre los ejes de transmisión de los dos cristales.

La imagen 2 muestra que mitad de la luz que incide sobre el cristal analizador es absorbida y la otra mitad es refractada. Esto es lo que se observa experimentalmente, o mejor, es lo que se extrapola para un ideal teórico desde una realidad experimental.

En la medida en que el ángulo entre los ejes de transmisión de los dos cristales varía de 0º a 90º, la transmisión de la luz en el segundo cristal varía de 100% (condición ideal) del valor incidente a 0%, pasando por todos los valores intermediarios. Si la luz estuviese realmente polarizada de manera absoluta, no deberían existir valores intermediarios: o ella sería 100% transmitida, o entonces sería 0% transmitida.

Experimentalmente está comprobado que esos rayos de luz, a los que llamamos polarizados, están polarizados  solamente en un sentido estadístico (o medio, o medial) divergiendo mucho de la luz emitida por el impulso único de «un» átomo.

En otras palabras, los fotones de una luz con polarización medial no son idénticos, habiendo una infinidad de fotones diferentes, así como existen infinitos ángulos posibles entre 0º y 90º o así como existen infinitos valores porcentuales entre 0% y 100%. Estamos frente a otra condición en la que lo que se mide es un dato poblacional y no un dato individual, debiéndose interpretarlo bajo el tamiz del teorema de la indeterminación, un teorema tan obvio como desconocido.

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