La polarización electromagnética ye una propiedá de les ondes que pueden bazcuyar con más d'una orientación. Esto refierse de normal a les llamaes ondes tresversalessobremanera suelse falar de les ondes electromagnétiques, anque tamién puede dase n'ondes mecániques tresversales. Per otra parte, les ondes de soníu nun gas o líquidu son ondes puramente llonxitudinales na que la oscilación va siempres na direición de la onda; polo que nun se fala de polarización nesti tipu d'ondes.
Nuna onda electromagnética, tanto'l campu llétricu y el campu magnéticu son trémboles, pero en distintes direiciones; dambes perpendiculares ente sigo y perpendiculares a la direición d'espardimientu de la onda; por convención, el planu de polarización de la lluz referir a la polarización del campu llétricu.
thumbnail|350px|Una onda electromagnética polarizada. Les oscilaciones del campu llétricu namái se producen nel planu del tiempu, son perpendiculares a les oscilaciones del campu magnéticu, y dambes son perpendiculares a la direición d'espardimientu de la onda.
Campu llétricu y campu magnéticu d'una onda electromagnética
Una onda electromagnética ye una onda tresversal compuesta por un campu llétricu y un campu magnéticu simultáneamente. Dambos campos bazcuyen perpendicularmente ente sigo; les ecuaciones de Maxwell modelen esti comportamientu.
Davezu decídese por conveniu que pal estudiu de la polarización electromagnética atiéndase puramente al campu llétricu, inorando'l campu magnéticu, una y bones el vector de campu magnéticu puede llograse a partir del vector de campu llétricu, pos ye perpendicular y proporcional a él.
Polarización d'ondes planes Un exemplu senciellu pa visualizar la polarización ye'l d'una onda plana, que ye un bonu aproximamientu de la mayoría de les ondes lluminoses.
thumbnail|100px|Descomposición del vector de campu llétricu en dos componentes. Nun puntu determináu la onda del campu llétricu puede tener dos componentes vectoriales perpendiculares (tresversales) a la direición d'espardimientu. Los dos componentes vectoriales tresversales varien la so amplitú col tiempu, y la suma de dambes va trazando una figura xeométrica. Si dicha figura ye una recta, la polarización denominar llinial; si ye un círculu, la polarización ye circular; y si ye una elipse, la polarización ye elíptica.
Si la onda electromagnética ye una onda harmónica simple, como nel casu d'una lluz monocromática, en que l'amplitú del vector de campu llétricu varia de manera sinusoidal, los dos componentes tienen esautamente la mesma frecuencia. Sicasí, estos componentes tienen otros dos carauterístiques de definición que pueden ser distintes. Primero, los dos componentes pueden nun tener la mesma amplitú. Segundu, los dos componentes pueden nun tener la mesma fase, esto ye, pueden nun algamar los sos máximos y mínimos coles mesmes.
Tipos de polarización La forma trazada sobre un planu fixu por un vector de campu llétricu d'una onda plana que pasa sobre él ye una curva de Lissajous y puede utilizase pa describir el tipu de polarización de la onda. Les siguientes figures amuesen dellos exemplos de la variación del vector de campu llétricu (azul) col tiempu (la exa vertical), colos sos componentes X y Y (colorada/esquierda y verde/derecha), y la trayeutoria trazada pola punta del vector nel planu (púrpura). Cada unu de los trés exemplos correspuende a un tipu de polarización.
33px 96px 102pxcentro|100px|Diagrama de polarización llinialcentro|100px|Diagrama de polarización circularcentro|100px|Diagrama de polarización elíptica Llinial Circular Elíptica
Na figura de la esquierda, la polarización ye llinial y la oscilación del planu perpendicular a la direición d'espardimientu producir a lo llargo d'una llinia recta. Puede representase cada oscilación descomponiéndola en dos exes X y Y. La polarización llinial produzse cuando dambes componentes tán en fase (con un ángulu de desfase nulu, cuando dambes componentes algamen los sos máximos y mínimos simultáneamente) o en contrafase (con un ángulu de desfase de 180°, cuando caúna de les componentes algama los sos máximos al empar que la otra algama los sos mínimos). La rellación ente les amplitúes de dambes componentes determina la direición de la oscilación, que ye la direición de la polarización llinial.
Na figura central, los dos componentes ortogonales tienen esautamente la mesma amplitú y tán desfasaes esautamente 90º. Nesti casu, una componente anúlase cuando la otra componente algama la so amplitú máxima o mínima. Esisten dos rellaciones posibles que satisfaen esta esixencia, de forma que la componente x pue tar 90º adelantrada o retrasada al respective de la componente Y. El sentíu (horariu o antihorario) nel que xira'l campu llétricu depende de cuál d'estos dos rellaciones déase. Nesti casu especial, la trayeutoria trazada nel planu pola punta del vector de campu llétricu tien la forma d'una circunferencia, polo que nesti casu falar de polarización circular.
Na figura de la derecha, represéntase la polarización elíptica. Esti tipu de polarización correspuende a cualesquier otru casu distintu a los anteriores, esto ye, los dos componentes tienen distintes amplitúes y l'ángulu de desfase ente elles ye distintu a 0º y a 180° (nun tán en fase nin en contrafase).
Cómo determinar la polarización d'una onda plana Pa pescudar el tipu de polarización de la onda, ye necesariu analizar el campu (llétricu o magnéticu). L'analís va realizar pal campu llétricu, pero ye similar al del campu magnéticu.
Si'l campu llétricu ye de la forma:
L'amplitú de la onda, , va siempres na direición de polarización de la onda. Ye por ello polo que se fai necesariu analizar pa ver qué tipu de polarización tiense.
Puede descomponese como suma d'un vector paralelu al planu d'incidencia y otru vector perpendicular a dichu planu:
onde'l símbolu || usar pa les componentes paraleles, ente que ye pa les componentes perpendiculares. Los vectores o, son vectores unitarios na direición qu'indiquen les sos subíndices (paralela o perpendicular al planu d'incidencia).
thumbnail|600px|derecha|Representación de los casos de polarización elíptica: Polarización elíptica levógira (xira escontra la esquierda) y Polarización elíptica dextrógira (xira escontra la derecha).
Realízase la diferencia y según el resultáu va tenese:
Polarización llinial si la diferencia ye 0 o un múltiplu enteru (positivu o negativu) de . Polarización circular si la diferencia ye un múltiplu enteru impar (positivu o negativu) de . Nesti casu cumplir, amás, que . Nel restu de casos va producise polarización elíptica.
Ye posible conocer, nel casu de polarización elíptica, el sentíu de xiru de la polarización de la onda. A partir de la diferencia anterior puede llograse fácilmente:
Si tratar de polarización elíptica levógira ó helicidad negativa. Si tratar de polarización elíptica dextrógira ó helicidad positiva.
Radiación incoerente Na naturaleza, la radiación electromagnético ye producida de cutiu por un gran conxuntu d'emisores individuales, cada unu de los cualos da llugar a un tren d'ondes independiente. Esti tipu de lluz llámase incoerente. Polo xeneral, nun hai una única frecuencia sinón un espectru de frecuencies y, anque sía peneráu a una arbitraria y estrecha gama de frecuencies, puede nun haber un estáu constante y uniforme de polarización. Sicasí, esto nun significa que la polarización sía solamente una carauterística de la radiación coherente. La radiación incoerente puede demostrar la correllación estadística ente les componentes del campu llétricu. Esta correllación puede interpretase como polarización parcial. Polo xeneral, puede describise un campu ondulatorio como la suma d'una parte totalmente incoerente (ensin correllaciones) y d'una parte totalmente polarizada. Entós puede describise la lluz en términos del grau de polarización y los parámetros de la elipse de polarización.
Llogru de lluz polarizao De siguío van esplicase de volao dalgunos de los procedimientos esperimentales que dexen el llogru de lluz polarizao a partir d'una emisión de lluz natural. Pa llograr lluz polarizao linealmente faise que'l vector llétricu cimble nun únicu planu (planu de polarización) de los que contienen la direición d'espardimientu.
Esisten dellos métodos pa llograr lluz polarizao: absorción selectiva, por reflexón, refraición y por espardimientu.
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Polarización per absorción selectiva
Dalgunos materiales absuerben selectivamente una de les componentes tresversales del campu llétricu d'una onda. Esta propiedá denominar dicroísmo. La lluz esperimenta una absorción en ciertos estaos de polarización. El términu dicroísmo provién de les observaciones realizaes en dómines bien tempranes de la teoría óptica sobre ciertos cristales, tales como la turmalina. Nestos cristales, l'efeutu del dicroísmo varia en gran midida cola llonxitú d'onda de la lluz, faciendo qu'apaezan distintos colores acomuñaos a la visión de distintos colores con distintos planos de polarización. Esti efeutu ye tamién denomináu pleocroísmo, y la téunica emplegar en mineraloxía pa identificar los distintos minerales. En dellos materiales, tales como la herapatita (sulfatu de iodoquinina) o les capes Polaroid, l'efeutu nun ye tan fuertemente dependiente del llonxitú d'onda, y ésta ye la razón pola que'l términu dicroico emplégase bien pocu.
El dicroísmo asocede tamién como fenómenu ópticu nos cristales líquidos debíu en parte a l'anisotropía óptica que presenten les estructures moleculares d'estos materiales. A esti efeutu denominóse-y darréu "efeutu güéspede-invitáu" (guest-host effect n'inglés).
derecha|200px|thumbnail|Ángulu de Brewster ().
Polarización por reflexón Al reflexase un fexe de lluz non polarizao sobre una superficie, la lluz reflexada sufre una polarización parcial de forma que'l componente del campu llétricu perpendicular al planu d'incidencia (planu que contién la direición del rayu d'incidencia y el vector normal a la superficie d'incidencia) tien mayor amplitú que'l componente conteníu nel planu d'incidencia.
Cuando la lluz incide sobre una superficie non absorbente con un determináu ángulu, el componente del campu llétricu paralelu al planu d'incidencia nun ye reflexáu. Esti ángulu, conocíu como ángulu de Brewster, n'honor del físicu británicu David Brewster, algámase cuando'l rayu reflexáu ye perpendicular al rayu refractado. La tanxente del ángulu de Brewster ye igual a la rellación ente los índice de refraición del segundu y el primer mediu.
Polarización por birrefringencia
derecha|thumbnail|300px|Birrefringencia nun cristal de calcita. La birrefringencia o doble refraición ye una propiedá de ciertos cuerpos, como'l espato d'Islandia, de desdoblar un rayu de lluz incidente en dos rayos linealmente polarizaos de manera perpendicular ente sigo como si'l material tuviera dos índice de refraición distintos.
La primera de les dos direiciones sigue les lleis normales de la refraición y llámase rayu ordinariu; la otra tien una velocidá y un índiz de refraición variables y llámase rayu estraordinariu. Esti fenómenu namái puede asoceder si la estructura del material ye anisótropa. Si'l material tien una sola exa de anisotropía, (ye dicir ye uniaxial), la birrefringencia puede formalizase asignando dos índices de refraición distintes al material pa les distintes polarizaciones.
La birrefringencia ta cuantificada pola rellación:
onde no y ny son los índices de refraición pa les polarizaciones perpendicular (rayu ordinariu) y paralela a la exa de anisotropía (rayu estraordinariu), respeutivamente.
La birrefringencia puede tamién apaecer en materiales magnéticos, pero variaciones sustanciales na permeabilidá magnética de materiales son rares a les frecuencies óptiques. El papel de celofán ye un material birrefringente común.
Polarización en naturaleza, ciencia, y teunoloxía