Polarización Propagación de la luz en medios anisótropos.
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Polarización
Propagación de la luz en medios anisótropos
![Page 2: Polarización Propagación de la luz en medios anisótropos.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081507/5665b4961a28abb57c926f03/html5/thumbnails/2.jpg)
Polarización de una onda• Propiedad de las ondas transversales: La vibración
es perpendicular a la dirección de propagación• Se define la dirección de polarización como la
dirección de vibración del campo eléctrico E
Fuente puntual: Ondas polarizadas (antenas ..)Muchas fuentes: Ondas no polarizadas (sol..)
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Polarización lineal• La vibración se mantiene fija respecto a una línea fija
en el espacio
kkxwtsenBB
jkxwtsenEE
ˆ)(
ˆ)(
0
0
Onda que se propaga en dirección X y está polarizada linealmente en dirección Y
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Polarización Elíptica o Circular
• El vector campo eléctrico va cambiando en el tiempo describiendo elipses o circunferencias
)ˆcosˆ)((
)ˆˆ(cos)(
0
0
ktjtsenkxwtsenBB
ktsenjtkxwtsenEE
Onda polarizada circularmente que se propaga en dirección X. El campo E es una superposición de un campo vibrando en dirección Y y otro en dirección Z
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Polarización por absorción: filtros polarizadores• Un polarizador ideal deja pasar el 100% de la
luz incidente en dirección de su eje de transmisión y bloquea toda la luz que incide vibrando en la dirección perpendicular
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Ley de Malus• Cuando la luz natural incide sobre un polarizador, la
intensidad transmitida es la mitad de la incidente
• Al pasar por un segundo polarizador que forma un cierto ángulo con el primero
Recordad que la intensidades proporcional al cuadrado delCampo eléctrico
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Polarización por reflexión
• La dirección de propagación de la onda (vector S) está contenida en el plano de incidencia El campo E debe ser ortogonal a esta dirección Tiene una componente en el plano de incidencia y otra ortogonal a él
• Las dos componentes se comportan de diferente manera respecto a la reflexión y a la refracción.
||EEE
||1221
1221'
2211
2211'
coscos
coscos
coscos
coscos
|| Enn
nnE
Enn
nnE
||1221
21
2211
11
coscos
cos2
coscos
cos2
|| Enn
nE
Enn
nE
r
r
Luz reflejada Luz refractada
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Ángulo de Brewster • Para este ángulo la luz reflejada está totalmente
polarizada en dirección perpendicular al plano de incidencia
• No hay reflexión si se incide con luz polarizada en el plano de incidencia
0'
22
21
22
21'
||
E
Enn
nnE
||2
1
22
21
21
||
2
En
nE
Enn
nE
r
r
1
2
n
ntg B
Luz reflejada
Luz refractada
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Polarización por dispersión
• Las moléculas de aire son centros de dispersión para la luz solar. La molécula absorbente actúa como una antena dipolar emite luz polarizada en su plano de vibración.
• La luz que atraviesa la molécula es no polarizada.• El observador situado al medio día o al atardecer ve
luz no polarizada mientras el situado más allá del medio día la observa parcialmente polarizada.
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Propagación de la luz
• Medios isótropos : no importa la dirección– Gases y líquidos
– Cristales en el sistema cúbico
• Medios anisótropos : la velocidad de la onda depende de la dirección de propagación El índice de refracción es una matriz– Sólidos cristalinos
ED
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
nnn
nnn
nnn
n
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
vvv
vvv
vvv
n
cv
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Propagación en medios anisótropos• Ejes ópticos: direcciones especiales
en las que el índice de refracción es una matriz diagonal
3
2
1
3
2
1
3
2
1
00
00
00
00
00
00
00
00
00
v
v
v
v
n
n
n
n
ZZ
YY
Xx
ED
ED
ED
1
1
1
• Cristales Uniáxicos:
Sistemas trigonal, hexagonal y tretagonal
Tienen una dirección diferenciadados tipos de rayos
( ordinario y extraordinario)
321 nnn
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Rayo Ordinario• Se propaga con una
velocidad
• Independiente de la direccióncomo en un medio isótropo.
• Polarización lineal perpendicular al eje óptico y a la dirección de propagación.
20 n
cv
Rayo extraordinario• Velocidad dependiente
de la dirección de propagación.
• Polarización lineal en el plano formado por el eje óptico y la dirección de propagación.
12 n
cv
n
ce
Ver figura anterior
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Doble refracciónDoble refracción en calcita
•Cristal uniáxico•Se forman dos imágenes: la del rayo ordinario y la del rayo extraordinario.
•Ambas están linealmente polarizadas, aunque en planos diferentes. •La imagen del rayo ordinario está fija, mientras la del extraordinario cambia de posición al rotar el cristal ( eje óptico)
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Birrefringencia
2)12( m
El rayo ordinario y el extraordinario quedan desfasados al atravesar un espesor d
Polarización elíptica (general)y circular ( incidencia 45º)
Polarización lineal en direcciónm impar, m par
m
dnne )(2
0
Incidencia normal formando un cierto ángulo con el eje óptico, paralelo a la superficie del cristal y perpendicular a ladirección de propagación
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Actividad óptica
• Algunas sustancias son capaces de rotar el plano de polarización de la luz incidente ( dextrógiras y levógiras)
• Pueden presentar actividad óptica sólo en estado sólido: cuarzo, benzil..
• En todos los estados: azucar, alcanfor, ácido tartárico..
• Puede depender de la concentración: ácido láctico, levulosa, dextrosa..