VARIACIONES DE INTENSIDAD DE LUZ POLARIZADA POR DOS LÁMINAS DE PLÁSTICO

La polarización de la luz es uno de los fenómenos que contribuyó a establecer la teoría ondulatoria.

En una onda no polarizada la vibración oscila en todas las direcciones perpendiculares a la dirección de propagación. Partiendo de ese estado, la onda se polariza si por algún motivo (por ejemplo, después de atravesar un cristal) pasa a oscilar sólo en un determinado plano, al que se denomina plano de polarización.

Fresnel fue uno de los primeros físicos que estudió en detalle fenómenos que manifiesta la luz polarizada. Comprobó que dos rayos polarizados ubicados en un mismo plano se interfieren, pero en cambio no lo hacen, si están polarizados entre sí, cuando se encuentran perpendicularmente. Esto le invitó a pensar que en un rayo polarizado debe ocurrir algo en la dirección perpendicular a la de propagación. Supuso que ese algo tiene que ser la propia vibración luminosa y en su modelo ondulatorio consideró a la luz una onda transversal.

El propósito del experimento es estudiar el comportamiento de la luz después de atravesar dos láminas de plástico polarizadoras, observando y midiendo las variaciones que deberían producirse en la intensidad luminosa al cambiar la orientación relativa de dos láminas.

Para comprobar la polarización se plantea un diseño experimental muy sencillo que usa una caja de cartón, una lámpara y dos láminas polarizadoras. En la fotografía adjunta, que corresponde a un curso de formación docente impartido en 2009, se observa el diseño. Los filtros polarizadores se colocan encima de la caja y debajo de ella se usa un sensor de luz para registrar variaciones de intensidad luminosa. En una determinada posición de partida los planos de polarización de los dos filtros tienen la misma orientación y, después traspasarlas, la onda luminosa vibrará en esa dirección coincidente. Por tanto, la intensidad de la luz registrada ha de ser máxima. La situación opuesta deberá producirse girando una de las láminas 90º. Entonces  los dos planos de polarización serán perpendiculares entre sí y la luz no podrá vibrar en ninguna dirección detrás de ellas (la intensidad de la luz registrada debería ser nula)

Para obtener resultados de la intensidad luminosa en función del ángulo, los profesores configuran el sensor de luz para trabajar en forma manual, es decir, para que registre mediciones de luz correspondientes a valores del ángulo introducidos manualmente. La tabla adjunta recoge los resultados experimentales obtenidos con este procedimiento cada 30º.

En el experimento que muestra el clip de video adjunto, se ha intercalado un pedazo de celofán al que se le han realizado varios dobleces entre dos pequeños filtros polarizadores. El desfase que sufre la luz al atravesar el celofán depende de la frecuencia (del color) y del espesor de celofán, de modo que, en una determinada posición de los filtros polarizadores se observa un cierto mosaico de colores. Los colores visibles son los que deja pasar el segundo filtro para esa posición en cada zona de un espesor determinado. Partiendo de esta situación, se va rotando uno de los filtros y el color de cada pedazo de mosaico va variando, ya que el segundo filtro al ir girando empieza a bloquear determinadas luces que antes no bloqueaba y en otras zonas empieza a deja pasar luces que antes bloqueaba. Tras un giro de 90º los colores cambian a sus complementarios. El video pertenece a un trabajo monográfico presentado en 2015 por alumnos de 4º ESO.