Polarización de la luz y la ley de Malus

¿Qué es la polarización?

¿Alguna vez se ha preguntado por qué algunos lagos parecen brillantes y reflectantes, mientras que otros pueden ver directamente a los peces que nadan debajo? ¿O cómo puedes ver a través de uno de esos lagos brillantes con gafas de sol?

Ambas cosas se deben a algo llamado polarización. Pero antes de hablar de polarización, primero deberíamos hablar de luz.

La luz es una ola. Bueno, de hecho, a veces es una partícula. Y a veces lo dibujamos como una viga, que es como una línea recta o una flecha. Es una especie de todas estas cosas a la vez, dependiendo del contexto. Lo que demuestra que el mundo puede ser un lugar confuso. Pero en cualquier caso, la polarización solo tiene sentido si imaginamos la luz como una onda, como una línea que se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que se mueve desde la lámpara hasta los ojos.

Esa ola puede. . . bueno, puede ondear (u oscilar ) en muchas direcciones diferentes. Puede ondear de esta manera, o de esta manera, o algo intermedio.

La mayor parte de la luz, como la del sol o una bombilla, es una mezcla de ondas luminosas que oscilan en todo tipo de direcciones. Nuestros ojos realmente no pueden notar la diferencia. Pero esta dirección de oscilación se llama polarización de la luz.

Un polarizador es un dispositivo que limpia este desorden. Toma toda esa luz mezclada y solo deja pasar la luz que oscila en una dirección particular. Puede pensar en él como una tarjeta con ranuras. Solo las ondas que se mueven en la dirección de las rendijas pueden pasar. El resto está bloqueado. Pero, ¿por qué querríamos hacer eso? ¿Cuál es el punto de?

Usos de los polarizadores

Los polarizadores se utilizan de muchas formas. Las gafas de sol polarizadas reducen el brillo del sol al permitir que pase solo una parte de la luz, la luz que oscila en una dirección particular.

También puede notar que las gafas de sol polarizadas eliminan el resplandor de las pantallas de televisión y los reflejos de los lagos. Los fotógrafos usan filtros polarizadores en sus cámaras para hacer esto a propósito. Esto sucede porque la luz que rebota en un lago se polariza después de rebotar en él. La luz que rebota en los peces dentro del lago se polariza de manera diferente. Entonces, si orienta las ranuras de sus gafas de sol correctamente, puede dejar pasar la luz que proviene de los peces y bloquear la luz que proviene de la superficie del lago. Esto puede ser extremadamente útil si está tratando de tomar una foto del interior del lago, en lugar de la superficie.

Otros usos incluyen las pantallas LCD, que utilizan la polarización para crear su imagen, y las transmisiones de radio, que siempre están polarizadas.

Ley de Malus

La única desventaja de la polarización es que está perdiendo algo de luz. Incluso si su objetivo es simplemente tomar una foto, la imagen no será tan brillante, como las gafas de sol hacen que el mundo sea más oscuro. La ley de Malus es una ecuación que nos dice cuánto más tenue.

Nos dice que la intensidad de la luz que pasa a través de un polarizador, I, generalmente medida en vatios por metro cuadrado, es igual a la intensidad original de la luz, I-cero, también medida en vatios por metro cuadrado, multiplicada por el coseno de el ángulo entre la dirección de oscilación de la luz y la dirección de las ranuras del polarizador (theta al cuadrado). Ese último cuadrado es importante y fácil de pasar por alto.

Ejemplo de cálculo

Bien, veamos un ejemplo de cómo usar la ecuación. Imaginemos que está haciendo brillar una luz polarizada a través de un par de gafas de sol. Después de haber sido polarizado una vez, toda la luz vibra verticalmente. Con base en la potencia de la bombilla y la distancia a las gafas de sol, se da cuenta de que la intensidad de esta luz polarizada que llega a las gafas de sol es de aproximadamente 0,5 vatios por metro cuadrado. Y después de jugar un poco, decides que las ranuras de las gafas de sol deben estar orientadas a 45 grados con respecto a la vertical. ¿Qué intensidad de luz atraviesa las gafas de sol?

Bueno, en primer lugar, veamos lo que sabemos. Sabemos que la intensidad de la luz que llega a las gafas de sol, I-zero, es de 0,5 vatios por metro cuadrado. Y sabemos que la vibración de la luz es de 45 grados en la dirección de las ranuras de las gafas de sol. Queremos calcular la intensidad de la luz que pasa, I.

Entonces tenemos todo lo que necesitamos; solo necesitamos insertar números en la ecuación. I es igual a 0,5 multiplicado por el coseno 45 al cuadrado. Escriba todo eso en una calculadora y obtendrá 0,25 vatios por metro cuadrado. Entonces, aproximadamente la mitad de la luz atravesó las gafas de sol.

Resumen de la lección

La luz es una ola. Esa onda puede oscilar en muchas direcciones diferentes. La mayor parte de la luz, como la del sol o una bombilla, es una mezcla de ondas luminosas que oscilan en todo tipo de direcciones. Esta dirección de oscilación se llama polarización de la luz. Un polarizador es un dispositivo que limpia este desorden. Toma toda esa luz mezclada y solo deja pasar la luz que oscila en una dirección particular.

La ley de Malus es una ecuación que nos dice cuánto más tenue es la luz después de pasar por un polarizador. Nos dice que la intensidad de la luz que pasa a través de un polarizador, I, generalmente medida en vatios por metro cuadrado, es igual a la intensidad original de la luz, I-cero, también medida en vatios por metro cuadrado, multiplicada por el coseno de el ángulo entre la dirección de oscilación de la luz, la dirección de las ondas y la dirección de las rendijas del polarizador (theta al cuadrado). No olvide el cuadrado, nunca olvide el cuadrado.

Los polarizadores se utilizan de muchas formas. Las gafas de sol polarizadas reducen el brillo del sol y los fotógrafos utilizan filtros polarizadores en sus cámaras para filtrar los reflejos de las superficies. Otros usos incluyen las pantallas LCD, que utilizan la polarización para crear su imagen, y las transmisiones de radio, que siempre están polarizadas.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, debería tener la capacidad de:

• Explicar la polarización y cómo funcionan los polarizadores.
• Describir la ley de Malus e identificar su ecuación.
• Recuerde los usos de los polarizadores