Polarización de la Luz
La polarización describe la orientación del campo eléctrico oscilante de la luz, una consecuencia de su naturaleza de onda transversal con una amplia aplicación práctica.
Definition
La propiedad de una onda electromagnética transversal que especifica la orientación y rotación de su vector de campo eléctrico, abarcando desde estados lineales hasta elípticos y circulares.
Scope
Esta área trata la naturaleza vectorial de la luz: la dirección en la que oscila su campo eléctrico. Cubre los estados de polarización lineal, circular y elíptica y su descripción matemática mediante los formalismos de Jones y Stokes-Mueller; la producción y el análisis de luz polarizada mediante polarizadores y láminas de onda; la interacción de la luz polarizada con medios anisotrópicos (birrefringentes) y ópticamente activos; y los cambios de polarización que acompañan a la reflexión y refracción, descritos por las ecuaciones de Fresnel. Explica fenómenos ópticos que dependen de la orientación del campo y subyace a una amplia gama de dispositivos y mediciones.
Sub-topics
Core questions
- ¿Qué significa que la luz esté polarizada linealmente, circularmente o elípticamente?
- ¿Cómo se produce, transforma y analiza la luz polarizada?
- ¿Cómo alteran los medios anisotrópicos la polarización de la luz?
- ¿Cómo cambia la reflexión la polarización de la luz?
Key concepts
- polarización lineal
- polarización circular
- polarización elíptica
- vector de Jones
- parámetros de Stokes
- birrefringencia
- ángulo de Brewster
- actividad óptica
Key theories
- Estados de polarización y el cálculo de Jones
- El campo eléctrico transversal de la luz totalmente polarizada se describe mediante un vector de Jones de dos componentes, y los elementos ópticos actúan como matrices de Jones, proporcionando un álgebra compacta para predecir cómo se transforma la polarización.
- Descripción de Stokes-Mueller de la polarización parcial
- La luz parcialmente polarizada y no polarizada se describe mediante cuatro parámetros de Stokes medibles, con elementos ópticos representados por matrices de Mueller, extendiendo el análisis de polarización a situaciones incoherentes y despolarizantes.
- Ecuaciones de Fresnel para la reflexión
- Las amplitudes de las ondas reflejadas y transmitidas dependen de la polarización y el ángulo de incidencia a través de las ecuaciones de Fresnel, prediciendo efectos como el ángulo de Brewster en el que la luz reflejada está completamente polarizada.
Clinical relevance
La polarización se explota en la microscopía de luz polarizada para identificar cristales birrefringentes como el urato en la gota, en la polarimetría para medir la glucosa y otros solutos ópticamente activos, y en las pantallas de cristal líquido y la tomografía de coherencia óptica sensible a la polarización de tejidos.
History
Malus descubrió la polarización de la luz por reflexión en 1808, y Brewster identificó el ángulo en el que la luz reflejada está completamente polarizada. La teoría de ondas transversales de Fresnel en la década de 1820 explicó la polarización y la birrefringencia, mientras que Stokes introdujo sus parámetros en 1852 para describir la luz parcialmente polarizada.
Key figures
- Étienne-Louis Malus
- Augustin-Jean Fresnel
- David Brewster
- George Gabriel Stokes
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Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ¿Por qué las gafas de sol polarizadas pueden reducir el resplandor?
- La luz reflejada de superficies horizontales como el agua o las carreteras está parcialmente polarizada horizontalmente; las gafas de sol con un eje de transmisión vertical bloquean gran parte de ese resplandor polarizado mientras dejan pasar otra luz.
- ¿La luz ordinaria del sol o de una lámpara está polarizada?
- No; las fuentes térmicas emiten luz con direcciones de campo que varían rápidamente y están orientadas aleatoriamente, por lo que la luz no está polarizada hasta que se filtra, se refleja o se dispersa de una manera que selecciona una orientación particular.