Polarización de la Luz

Otro efecto resultante de la naturaleza ondulatoria de la luz es su polarización, que se produce por ser la luz un movimiento ondulatorio transversal. Los planos de vibración de los campos eléctrico y magnético que constituyen un rayo de luz están normalmente orientados al azar. Cuando la luz está polarizada, los campos eléctrico y magnético están constituidos de modo que cada uno vibre en un plano concreto. Se considera como plano de polarización el del campo eléctrico y no el magnético, que es perpendicular al primero.

La luz se puede polarizar de varias maneras. Se produce su polarización, a veces, cuando se refleja en una superficie lisa; por ejemplo, del vidrio o del agua. Los planos de vibración de la luz se pueden resolver en dos componentes, una paralela a la superficie y la otra perpendicular a la misma. Las primeras vibraciones se reflejan en la superficie en forma de luz polarizada, mientras que las segundas se refractan en la superficie o son absorbidas por ella. La polarización de la luz alcanza su máximo en un ángulo de incidencia que está relacionado con el índice de refracción de la superficie en cuestión. Para aplicaciones prácticas, se polariza la luz mediante prismas especiales u otros materiales polarizadores cristalinos. En éstos, las capas de átomos o de moléculas absorben los rayos de luz que vibran en algunos planos y transmiten otros. Un prisma de Nicol consiste en una pieza grande de espato de Islandia, forma cristalina de calcita (carbonato cálcico), cortada a un ángulo determinado y pegada con cemento de bálsamo de Canadá. La luz que entra en el cristal se refracta en él en forma de dos rayos polarizados. Un rayo se refracta internamente en la juntura de bálsamo de Canadá, mientras que el otro rayo polarizado atraviesa esa juntura y sale por la cara opuesta del prisma. Cuando se hace girar un prisma de Nicol, gira con él el plano de polarización de la luz transmitida.

Muchos cristales (como los de cuarzo) y algunos líquidos (como las soluciones de azúcar) hacen girar al plano de luz polarizada que pasa por ellos. En el caso de las soluciones, el ángulo de rotación depende de la concentración y de la longitud del cuerpo de solución por el que pasa la luz polarizada. Ese efecto se aprovecha en un instrumento óptico llamado polarímetro, que mide las concentraciones de las soluciones de azúcar y otros líquidos ópticamente activos. Cuando se hace girar el prisma de Nicol de modo que su plano de polarización esté perpendicular al de la solución, se extingue toda la luz que atraviesa el instrumento. El ángulo de rotación de un prisma da una medida de la concentración de la sustancia ópticamente activa que contiene.

Las láminas polaroides se hacen con un plástico que contiene cristales aciculares de sulfato de yodoquina, alineados todos en la misma dirección. Esos cristales, al estar uniformemente orientados, transmiten sólo la luz que vibra en una dirección determinada, polarizando de ese modo la luz. Un efecto utilizable es que reducen los reflejos deslumbrantes compuestos de luz reflejada, polarizada en su mayor parte; por esa razón se emplea una película polaroide en gafas de sol y filtros de cámaras.

La luz polarizada tiene una importante aplicación en el análisis del esfuerzo de tensión de materiales transparentes. Los polarizadores cruzados (dos elementos polaroides dispuestos en perpendicular) extinguen toda la luz transmitida. Pero si se coloca entre ellos un objeto transparente sometido a un esfuerzo de tensión, produce éste cierta rotación del plano de la luz polarizada; los polaroides no ejercen ya entonces una acción extintora mutua total, y pasa algo de luz. Las áreas sometidas a esfuerzo de tensión en la muestra transparente aparecen entonces en forma de complicados esquemas coloreados.

Los esquemas de esfuerzo por tensión que vemos en este dibujo de una plantilla, de plástico, se revelan al situarla entre dos polarizadores cruzados, que normalmente extinguen toda la luz que pasa a través. La plantilla ha hecho girar el plano de la luz polarizada, permitiendo así que pase algo de luz y se pueda fotografiar en forma de colores espectrales.