jueves, 6 de octubre de 2011

Polarización de la luz:

La polarización  se define como el desplazamiento instantáneo de las partículas que oscilan. Un ejemplo muy practico se da cuando se propagan ondas atreves de una cuerda, al enviar pulsos perpendiculares las partículas vibran de arriba hacia abajo y la transmisión es perpendicular a la dirección del movimiento, formándose así el plano de vibración.
Si la cuerda atraviesa dos rendijas una perpendicular y otra horizontal es posible que el plano de vibración de la cuerda no presente dificultad al pasar por la primera rendija pero no podrá hacerlo por la segunda, como se observa  en la figura 1.
Este efecto observado evidencia que luz presenta un comportamiento similar al de las ondas transversales, ya que si fuese su comportamiento igual al de una onda longitudinal. No se produciría variación alguna en la oscilación de la onda.

En 1669. Erasmus Bartholin hallo un indicio de la polarización de la luz al descubrir que un cristal de calcita , conocido como espanto de Islandia, producía una  doble imagen cuando se observaba a través de el. Huygens explico el fenómeno afirmando que cuando una onda llega al cristal se dividía en dos: una que se propaga en todas las direcciones a través del cristal cuya velocidad dependía de la dirección respecto a una línea especial del cristal.

Por otra parte, NEWTON explico que las partículas que formaban el flujo de luz se orientaban de manera diferente al entrar al cristal.

Posteriormente. Etiene Malus, en 1808, encontró que esta propiedad solo se presenta en algunas sustancias, por lo que  Young concluyo que la luz era una onda transversal y que el plano en el cual se encuentran contenidas se denomina plano de la polarización.
Actualmente se sabe que la luz es una onda electromagnética , que es producida por la vibración de los electrones y que en un solo electrón que vibra emite una onda electromagnética polarizada.
Así, si el electrón vibra en dirección vertical emite luz con polarización vertical, y así vibra en dirección horizontal emite luz horizontal polarizada. Esto se debe a que los electrones no tienen un plano de vibración privilegiado, por lo cual vibran en  muchas direcciones.
Las fuentes comunes, como la luz de la bombilla incandescente o una lámpara fluorescente o el sol o una vela, emiten luz no polarizada, debido a que están compuestas por ondas ubicadas en diferentes  planos que varían al azar.

Debido a que el ojo humano no distingue entre la luz  polarizada, y menos a la luz conformada por ambas se hace necesario la utilización de un dispositivo para dicha identificación.
Algunos cristales tienen la propiedad de absorber ondas de luz que vibran en diferentes planos y permitir el libre paso de aquellas ondas que están contenidas en determinado plano. Estos cristales se denominan polarizadores. Verifiquemos algunas características de estos cristales y su forma de polarizar la luz

·          Todos los cristales transparentes de forma natural, cuya estructura no es cubica, tienen la propiedad de cambiar el plano de polarización a un solo plano la dirección del plano de la polarización que transmite el cristal se llama eje de cristal.
·             Otros cristales, en su interior, hacen que la luz no polarizada vibre en dos planos perpendiculares entre si, como es el caso del cristal de Islandia. Estos cristales reciben nombre de birrefrigerentes. Los cristales birrefringentes cambian de color según el Angulo con el que son observados, a esta propiedad se le llama dicroísmo y por ello también se denominan dicroicos.
·              Hay otro grupo de cristales que en su interior realizan la misma función que los anteriores, pero absorben uno de los planos y transmiten el otro plano de vibración. La herapatita que es utilizada en la construcción de filtros de polaroid, es un ejemplo de estos cristales.

El filtro polaroid fue diseñado por EDWIN LAND, en 1928, y consiste en una serie de moléculas ordenadas de manera paralela entre si, que actúan como un par de ranuras permitiendo que cierta orientación de polarización  pase sin que se haya  absorción de energía, a esta orientación se le conoce como eje del polaroid. Si transmite polarización horizontal, el eje del  polaroid es horizontal y si la transmisión es vertical el eje del polaroid es vertical.

A continuación describimos algunas aplicaciones de la polarización:

  • Uno de los ejemplos mas comunes de la utilización del polaroid, son los lentes que nos protegen del sol. El eje de transmisión  de estos lentes es vertical debido a que la mayor parte del resplandor que vemos procede de superficies horizontales.

·          Si levantas tus dedo pulgar, con el brazo extendido, y lo miras  con un solo ojo puedes observar que cambia su posición, con respecto al fondo, según el ojo con el que se mire. Esto se debe a que, por estar en posiciones levemente diferentes. Las imágenes que observa cada ojo presentan una pequeña diferencia. El cerebro recibe estas dos imágenes y al combinarlas, produce la sensación de profundidad.

Las películas en tercera dimensión se filman tomando dos imágenes desde puntos levemente separados. Estas dos imágenes se proyectan juntas pero con una polarización vertical y otra con polarización horizontal.
Sin anteojos especiales cada ojo recibe las dos imágenes y el resultado es la visión borrosa. Pero si se utilizan anteojos de manera que un lente tenga el eje de polarizante horizontal y la otra vertical, cada ojo ve solamente una de las imágenes y el cerebro, al combinarlas, produce la sensación de profundidad.

Otra aplicación de la polarización de la luz se encuentra en los cristales líquidos. En ellos los átomos o las moléculas están dispuestos en un esquema similar al de un cristal solido. Sin embargo, ese esquema no es completamente rígido, se puede variar mediante cambios de temperatura   o mediante estimulo eléctrico. En estos cristales como los utilizados en las pantallas de las calculadoras, un estimulo eléctrico produce un cambio en la dirección del eje de transmisión de la luz.
·             Cuando la luz se refleja, se polariza en dirección paralela a la superficie refletante.por ejemplo, la luz solar que se refleja en la carretera, esta polarizada horizontalmente. Por eso, es conveniente que los anteojos para el sol que se utilizan al conducir un vehículo, sean vidrios polarizadores con ejes verticales, de esta manera se evita el reflejo.

LA FOTOMETRIA:

La fotometría es el estudio de la medición de la luz como el brillo percibido por el ser humano, es decir, la verificación de la capacidad que tiene la radiación electromagnética de estimular la visión . Esta energía radiante es medida para indicar la sensación en (W).

Sin embargo no es apropiado utilizar esta unidad de medida para indicar la sensación visual que conocemos como brillantez, ya que el ojo no tiene la misma sensibilidad a todas las longitudes de onda, es decir no tiene la misma sensibilidad a todos los colores.

La figura 1 muestra una relación entre la longitud de onda y la repuesta del ojo a una misma potencia de luz. Se observa que el ojo es mas sensible a la longitud de  onda de 550 Mm, la cual corresponde al color amarillo- verde. Por lo cual, es que el ojo percibe con mayor intensidad la luz emitida por una bombilla de color amarillo  que la luz emitida por la  bombilla de color azul con la misma potencia. Esta percepción de diferencia de brillantez se mide mediante el flujo luminoso (ƒ), cuya unidad de medida es el lumen (lm). Sin embargo, la sensación de brillantez esta relacionada con el flujo luminoso y con la potencia, por tanto, definimos iluminancia o iluminación
€, de una superficie como el flujo luminoso (f) que incide perpendicularmente por unidad de área, es decir

E = F/A = F/ A Π.r2

La unidad de medida de la iluminancia o iluminación es lux, y es equivalente al  , es decir, que la iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de la fuente.




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