¿Por qué la luz se polariza cuando se refleja y refracta?

¿Por qué la luz se polariza cuando se refleja y refracta?
Anonim

Una respuesta rápida:

La luz es una onda transversal, lo que significa que el campo eléctrico (así como el campo magnético) es perpendicular a la dirección de propagación de la luz (al menos en medios isotrópicos, pero seamos sencillos aquí).

Por lo tanto, cuando la luz incide oblicuamente en el límite de dos medios, se puede pensar que el campo eléctrico tiene dos componentes: uno en el plano de incidencia y otro perpendicular a él. Para la luz no polarizada, la dirección del campo eléctrico fluctúa aleatoriamente (mientras se mantiene perpendicular a la dirección de propagación) y, como resultado, las dos componentes tienen el mismo orden de tamaño.

La cantidad de cada componente que se transmite y refleja se puede averiguar utilizando las leyes del electromagnetismo. Sin entrar en los detalles matemáticos aquí, permítanme citar un resultado: el #pag# La polarización (el componente del campo eléctrico en el plano de incidencia) no se refleja. en absoluto si el angulo de incidencia # theta # satisface

#theta = theta_B = tan ^ -1 (n_2 / n_1) #

dónde # n_1 # y # n_2 # Son los dos índices de refracción. Este ángulo se llama Ángulo de Brewster. Para la luz que viaja del aire al agua, esto tiene un valor de aproximadamente # 53 ^ circ #

El otro, llamado # s # El componente, el perpendicular al plano de incidencia, se transmite y se refleja para todos los ángulos de incidencia (aunque la fracción cambia con # theta #).

Entonces, cuando la luz incide en el ángulo de Brewster, el haz reflejado no tiene componente en el plano de polarización. Es enteramente # s # polarizado Es por esto que el ángulo de Brewster también se llama ángulo de polarización.

Para ángulos de incidencia cercanos al ángulo de Brewster, el haz reflejado tiene mucho más # s # polarización que #pag# Polarización - y por eso está parcialmente polarizada.

El haz transmitido tiene ambos componentes y, por lo tanto, nunca está completamente polarizado. Sin embargo, en el ángulo de Brewster, todos los #pag# El componente se transmite (sin reflexión) y solo una parte de la # s # El componente se transmite (el resto se refleja), por lo que la luz transmitida es parcialmente #pag# polarizado Esto también es cierto para ángulos cercanos al ángulo de Brewster.