Luz distorsionada

Un polarizador puede cambiar la polarización de la luz.

Un polarizador absorbe (o refleja) el componente del campo eléctrico que oscila en una determinada dirección y permite que el componente pase perpendicular a él.

Sujeta dos polarizadores cruzados, es decir uno a 90 grados respecto del otro, de modo que se vea negro en la parte superpuesta. Luego sujeta un tercer polarizador entre ellos en un ángulo de 45˚.

1. ¿Por qué la luz puede atravesar los tres polarizadores, pero no los dos que están cruzados?

¿Qué sucede cuando el polarizador del medio no está a 45˚?
› Pasa menos luz a través de los tres polarizadores.

¿Cuánta luz no polarizada se polariza exactamente a lo largo del eje de ese polarizador?
› Una fracción muy pequeña. Casi toda la luz se polariza bajo algún ángulo del eje del polarizador. Piensa en un lápiz que cae al suelo, rara vez quedará perfectamente paralelo a las baldosas del piso.

¿Entonces por qué la mitad de la luz atraviesa un solo polarizador y no solamente la pequeña fracción oscilando en su eje?
› Un polarizador linear deja pasar el componente del campo eléctrico que oscila en una determinada dirección. Mientras que la luz no sea polarizada perpendicular al eje del polarizador, siempre habrá un componente en este eje. Estos componentes, integrados en todas las direcciones de la luz no polarizada, suman la mitad de la luz.

¿Un polarizador puede cambiar la polarización de la luz?
› Sí. Antes del polarizador, solo una pequeña fracción de luz no polarizada está oscilando en una dirección. Pero detrás de él, toda la luz transmitida —que es la mitad o la luz incidente— se polariza en la misma dirección.

¿Qué sucede en el polarizador del medio?
› La luz llega polarizada a 45˚ con relación al eje del polarizador, esto significa que tiene un componente en ese eje que puede pasar. La luz transmitida se polariza en ese eje y, por lo tanto, a un ángulo de 45˚ en dirección al tercer polarizador, de modo que allí también puede pasar un poco de luz.

Los filtros polarizadores de plástico están hechos de cadenas moleculares conductoras que están orientadas en la misma dirección. Los electrones pueden moverse libremente a lo largo esas cadenas, pero no de forma perpendicular a ellas. Así, el campo eléctrico de una onda de luz incidente será absorbido si está orientado a lo largo de esas cadenas (la energía es usada para mover los electrones y luego transformados en calor), pero no se verá afectado si está en dirección perpendicular. Si el campo eléctrico oscila a cierto ángulo respecto de las cadenas, solo el componente en dirección a la cadena será absorbido, mientras que el componente transversal es transmitido, según los mismos principios de la descomposición de vectores que los alumnos ya conocen en el contexto de fuerzas. No obstante, es importante resaltar que la luz transmitida cambia su polarización en el proceso.

Resumiendo, el polarizador que sujetas entre los dos polarizadores cruzados no solamente absorbe un poco de luz, sino que también cambia la polarización de la luz transmitida, de modo que una parte de esa luz pueda atravesar el último polarizador.