Puede usar un par de gafas de sol polarizadas, pero ¿qué significa esto? ¿En qué se diferencian de otros tipos de gafas de sol y por qué son útiles? La polarización, en términos de luz, se refiere al proceso de orientar o filtrar las ondas de luz en una sola dirección, lo que afecta lo que puede ver.
La luz como ondas electromagnéticas

Una onda electromagnética es una onda transversal que consiste de una onda de campo eléctrico que oscila en un plano perpendicular (en ángulo recto) a una onda de campo magnético, ambas perpendiculares a la dirección del movimiento.

Dado que la radiación electromagnética actúa como una onda, entonces cualquier electromagnético en particular la onda o la onda de luz tendrán una frecuencia y longitud de onda asociadas. El producto de la longitud de onda y la frecuencia es la velocidad de la onda.

Sin embargo, las ondas electromagnéticas no requieren un medio para propagarse y, por lo tanto, pueden atravesar el vacío del espacio vacío (lo que hacen a la velocidad de la luz). - la velocidad más rápida del universo).

Las ondas electromagnéticas vienen en muchas variedades, incluyendo ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Además, dado que una onda electromagnética es transversal con una amplitud perpendicular a la dirección del movimiento, se puede polarizar: hay muchos planos posibles perpendiculares a la dirección del movimiento, pero una onda polarizada tendrá amplitud transversal en solo uno de ellos. Las ondas longitudinales, como las ondas de sonido, solo tienen desplazamiento en la dirección del movimiento y, por lo tanto, no pueden polarizarse.
Polarización de la luz

Las ondas de luz no polarizadas tienen múltiples orientaciones superpuestas. Las ondas de luz tienen campos eléctricos y magnéticos, siempre en ángulo recto entre sí; por convención, la polarización se define por la dirección del campo eléctrico. Mirando de frente, podríamos ver los vectores de campo eléctrico apuntando en todas las direcciones diferentes.

Cuando la luz pasa a través de un polarizador o filtro polarizador, el filtro deja solo la porción de luz con líneas de campo eléctrico orientadas paralelas a la filtro para pasar. Como resultado, la luz se polariza, todo orientado en la misma dirección. Esto es polarización lineal.

La luz proviene de bombillas o el sol no está polarizado. Las fuentes más comunes de luz polarizada son los láseres. Si dos filtros polarizadores se mantienen en ángulo recto entre sí frente a una fuente de luz incidente, toda la luz se bloqueará. Si el ángulo es más pequeño (45 grados, por ejemplo), solo se bloquea parte de la luz.

Los polarizadores de luz vienen en tres tipos: reflectante, dicroico y birrefringente. Los polarizadores reflectantes solo permiten que pase una cierta polarización de la luz, mientras reflejan el resto; Los polarizadores dicroicos hacen lo contrario, solo bloquean una cierta polarización de la luz y permiten que todos los demás pasen. En caso de birrefringencia, las diferentes polarizaciones de la luz se refractarán en diferentes ángulos, lo que permitirá seleccionar diferentes polarizaciones de luz según la polarización que se desee.

La polarización de la luz es cómo se proyectan las películas en 3D. Las gafas 3D que se dan a los espectadores tienen filtros polarizadores opuestos en cada lente; un filtro horizontal a la izquierda y un filtro vertical a la derecha, por ejemplo. Luego, la película se proyecta en la misma pantalla desde dos proyectores diferentes, uno que proyecta la luz polarizada verticalmente y otro que proyecta la luz polarizada horizontalmente. El ojo izquierdo luego ve una imagen ligeramente diferente que el ojo derecho, y el cerebro combina las imágenes para crear una percepción de profundidad.
Ángulo de Brewster y polarización por reflexión

Cuando un rayo de luz incide en un superficie de un material, parte de la luz se refleja y parte de ella se refracta (viaja a través del material). El ángulo de luz incidente requerido para que la luz reflejada y la luz refractada estén exactamente en ángulo recto se llama ángulo de Brewster.

Cuando el ángulo de incidencia es igual al ángulo de Brewster (dependiendo de las composiciones de los medios en a ambos lados de la superficie), y la luz incidente no está polarizada, provocará una polarización lineal de la luz reflejada. Si la luz incidente tiene una polarización específica, particular para el material, solo será refractada sin luz reflejada.

¿Por qué sucede esto? Cuando la luz incidente es temporalmente absorbida por los átomos en la superficie del material, los electrones en los átomos del material oscilan. Debido a que las ondas de luz son transversales, la polarización debe ser perpendicular a la dirección de movimiento de la onda. Entonces, si la polarización de la onda incidente está en la dirección en que debería estar la onda reflejada, la onda reflejada no puede existir.

Si la luz incidente no está polarizada, la luz reflejada se polarizará horizontalmente, paralela a La superficie reflectante. La luz con polarización en el plano de incidencia, o el plano formado a partir de la dirección del movimiento de la luz incidente y un vector perpendicular a la superficie, se llama polarizado p.

Las gafas de sol polarizadas utilizan el concepto del ángulo de Brewster para reducir la reflexión de la luz solar en superficies horizontales. Cuando el sol está bajo en el cielo, hay mucha luz polarizada en el resplandor reflejado de superficies como el agua y las carreteras. Las gafas de sol polarizadas bloquean la luz que tiene esta polarización, reduciendo el deslumbramiento.
Polarización por dispersión

La dispersión de la luz incidente fuera de las moléculas de aire hace que la luz se polarice linealmente perpendicularmente al plano de incidencia. Las moléculas de aire llevan su propia pequeña oscilación en una dirección, conocida como momento dipolar, e irradian energía perpendicular a la línea de esa oscilación. Entonces, si el momento dipolar de una molécula oscila de un lado a otro en el eje y
, la luz no polarizada incidente se dispersará en la dirección x
, polarizada en el y < dirección br> (paralela al dipolo).

Si la longitud de onda de la luz incidente es comparable al tamaño de las moléculas, esto se llama dispersión de Rayleigh. La dispersión de Rayleigh es responsable del color del cielo, ya sea azul profundo de un hermoso día o rojo intenso de un atardecer; los colores cambian según el ángulo de incidencia de la luz solar en la atmósfera.
Polarización por refracción

La polarización también puede ocurrir por la refracción o la flexión de la luz a medida que pasa de un medio a otro. Muy a menudo, la polarización ocurre perpendicular a la superficie.

Cuando el índice de refracción de un material depende de la dirección incidente y la polarización de la luz, se llama birrefringente. En los materiales birrefringentes, un rayo de luz incidente se divide por polarización en dos rayos dentro del material, que toman caminos ligeramente diferentes.

Algunos científicos sospechan que un tipo de cristal birrefringente llamado "calcita" puede haber sido utilizado por los vikingos como ayuda para la navegación, ya que sus propiedades de polarización refractiva podrían utilizarse para ubicar el sol en un día nublado, o incluso debajo del horizonte.
Polarización circular

La polarización circular es un estado de polarización en el que La dirección del campo eléctrico gira circularmente con el tiempo a una velocidad constante en un plano perpendicular a la dirección de propagación. Esto se puede imaginar como el vector de campo eléctrico dibujando una hélice alrededor del eje de propagación a medida que la onda se propaga. (También es posible la polarización elíptica, en la cual la hélice está ligeramente aplastada en una dimensión.)

Si, mientras mira en la dirección de la fuente de luz, el vector de campo eléctrico parece estar girando en sentido antihorario, la luz se llama polarizado circularmente a la derecha. Si el vector parece estar girando en el sentido de las agujas del reloj, la luz se llama polarizada circularmente a la izquierda.

La polarización circular se crea mediante dos ondas de luz polarizadas linealmente, polarizadas perpendiculares entre sí y cada una propagándose 90 grados fuera de fase. La polarización elíptica es cuando una de estas ondas de luz tiene una amplitud menor que la otra, creando una elipse en lugar de un círculo.