El polarímetro de los abuelitos físicos (ternurita)

Esta fotografía no es de una escultura conceptual moderna, ni es un traste viejo para la basara… ¡este instrumento es un polarímetro!



Un viejo catalogo de la comañia CENCO , lo confirma. Efectivamente, los filtros polarizadores de materiales orgánicos fueron inventados alrededor de 1929; antes de ese tiempo sí se quería polarizar la luz se tenía que recurrir a otros articulgios… como lo es la reflexión.

¿Qué es la polarización?
La luz es una onda electromagnética y es una onda transversal. Muy básicamente, la podemos imaginar como una onda que viaja en una cuerda, si una cuerda larga esta fija de un extremo y del otro le damos un pulso con la mano lo que vemos es que la perturbación se manifiesta perpendicular a la dirección en que viaja la onda. Ahora bien, ese pulso lo podemos hacer vertical, o horizontal, o en una posición intermedia de las otras dos.

Cuando movemos azarosamente la mano de un lado a otro, la perturbación de los pulsos también es azarosa; por tanto no hay una dirección preferencial, y es cuando decimos que no hay polarización.

Sin embargo, si nuestra mano se mueve sólo en una dirección (por ejemplo, arriba y abajo), los pulsos también se mueven en esa dirección (arriaba y abajo, según el ejemplo). Por tanto hay una dirección preferencial en el movimiento de la onda, esa onda esta polarizada.

En el caso de la luz, es el campo electromagnético el que es perpendicular a la dirección del desplazamiento. Y este campo puede tener diferentes direcciones espaciales. Siguiendo el ejemplo, puede oscilar entre arriba y abajo, esa luz esta polarizada.

Las fuentes convencionales, por ejemplo el Sol, las estrellas, la llama de una vela, no producen luz polarizada, pues en la generación de la luz no se fomenta una dirección preferencial. Sin embargo, podemos seleccionar una dirección de polarización particular y utilizarla.

¿Cómo puedo generar luz polarizada?
Una de las formas más simples de polarizar luz es utilizando la reflexión. Resulta que reflexión de la luz en los materiales depende de la polarización y al ángulo de incidencia del haz luminoso. Más en concreto, existe un ángulo tal que sólo refleja un una dirección de polarización. Ese ángulo especial se llama ángulo de Brewster. Así para el caso de un pedazo de vidrio (su índice de refracción es de alrededor de 1.5) su angulo de Brewster (en el aire) es de aprox. 56 grados. En áreas tecnológicas se emplea este ángulo para mejorar el desempeño de láseres, y de hecho es muy popular en aplicaciones ópticas.

¿Cómo se maneja el aparato?
El video muestra el funcionamiento. Una fuente convencional incide en el espejo, el cual se coloca en el ángulo de Brewster, de modo que la luz reflejada esta polarizada; el otro espejo se puede también girar, incluso hasta que la segunda reflexión de luz sea mínima.
Ahora bien, una forma de comprobar que efectivamente esta polarizada la luz es colocando un filtro polarizador y girarlo, observando la disminución de la intensidad de la luz.



Las cosas han progresado con el tiempo, en este otro video tenemos la versión moderna de este aparato.



Actualmente los filtros polarizadores de polímero son los métodos de polarización más populares en los laboratorios y en toda clase de aplicaciones, por ejemplo en la fotografía son filtros excelentes que preservan la calidad de los colores y evitan la saturación por la intensidad de los reflejos; además estos polarizadores se colocan en los parabrisas para evitar que los conductores se deslumbren por los reflejos o las luces de otros carros, además de que nos puede servir para medir cuanta azúcar tiene un bebida, entre otros usos.

Preguntas para pensar
¿Por qué los humanos no estamos adaptados para ver luz polarizada, mientras que algunos insectos sí pueden ver esta característica de la luz?

Actividades
Este post esta basado en el trabajo presentado en el blog  dotphysics (en ingles), donde nos recomiendan algunos experimentos de polarización.

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