Propagación de la luz en medios anisótropos Polarización Propagación de la luz en medios anisótropos

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..)

Polarización lineal La vibración se mantiene fija respecto a una línea fija en el espacio Onda que se propaga en dirección X y está polarizada linealmente en dirección Y

Polarización Elíptica o Circular El vector campo eléctrico va cambiando en el tiempo describiendo elipses o circunferencias 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

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

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 intensidad es proporcional al cuadrado del Campo eléctrico

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. Luz reflejada Luz refractada

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 Luz reflejada Luz refractada

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.

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

Propagación en medios anisótropos Ejes ópticos: direcciones especiales en las que el índice de refracción es una matriz diagonal Cristales Uniáxicos: Sistemas trigonal, hexagonal y tretagonal Tienen una dirección diferenciadados tipos de rayos ( ordinario y extraordinario)

Se propaga con una velocidad Rayo Ordinario Se propaga con una velocidad Independiente de la direccióncomo en un medio isótropo. Polarización lineal perpendicular al eje óptico y a la dirección de propagación. Rayo extraordinario Velocidad dependiente de la dirección de propagación. Polarización lineal en el plano formado por el eje óptico y la dirección de propagación. Ver figura anterior

Doble refracción Doble 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)

Birrefringencia El rayo ordinario y el extraordinario quedan desfasados al atravesar un espesor d Polarización elíptica (general) y circular ( incidencia a= 45º) Polarización lineal en dirección p-a, m impar a, m par Incidencia normal formando un cierto ángulo a con el eje óptico, paralelo a la superficie del cristal y perpendicular a la dirección de propagación

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..