Ley de Brewster

Polarización de la Luz

La luz es una onda electromagnética. Las ondas electromagnéticas se parecen a las cuerdas.

Si agarras una de las puntas, coges la otra y la sacudes, va a vibrar de arriba a abajo. En el caso de las ondas electromagnéticas, quien vibra es el campo eléctrico y el campo magnético.

La polarización de la luz es la dirección en la cual el campo eléctrico vibra (usamos el campo eléctrico y no el magnético por convención). 

 

Sin embargo, cuando la luz es emitida por ciertas fuentes, como el Sol, su campo eléctrico vibra en direcciones aleatorias. En este caso decimos que la luz es no polarizada.  

 

Polarización por reflexión

La luz no polarizada puede ser total o parcialmente polarizada mediante la reflexión.

Antes de continuar, llamaremos al plano formado por el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie, plano de incidencia.

 

Cuando la luz no polarizada incide sobre la superficie que separa los medios transparente de los índices de refracción \(n_{a}\) y \(n_{b}\), para la mayoría de los ángulos de incidencia, la luz reflejada es parcialmente polarizada. 

 

No obstante, existe un determinado ángulo \(\theta_{P}\) llamado ángulo de polarización, para el cual:

 

  • La luz reflejada es totalmente polarizada en un plano perpendicular al plano de incidencia. 

  • La luz refractada es parcialmente polarizada en un plano paralelo al plano de incidencia. 

 

Podemos calcular el valor del ángulo de polarización \(\theta_{P}\) a través de la Ley de Brewster nos dice que, cuando el ángulo de incidencia es igual al ángulo de polarización \(\theta_{P}\), el rayo reflejado y el rayo refractado son perpendiculares. 

Entonces, 

 

\(\theta_{b}=90^{\circ}-\theta_{P}\)

 

De acuerdo con la Ley de Snell para refracción

 

\(n_{a} \operatorname{sen} \theta_{P}=n_{b} \operatorname{sen} \theta_{b}\)

 

\(n_{a} \operatorname{sen} \theta_{P}=n_{b} \operatorname{sen}\left(90^{\circ}-\theta_{P}\right)=n_{b} \cos \theta_{P}\)

 

Por tanto, el ángulo de polarización \(\theta_{P}\) es dado por

 

\(\tan \theta_{P}=\frac{n_{b}}{n_{a}}\)

 

Algo interesante que puede suceder es que, si la luz incidente es polarizada paralelamente al plano de incidencia, no tendrá ninguna componente perpendicular al mismo. 

 

¡Pero el ángulo de Brewster, la luz reflejada es perpendicular!

 

¿Qué pasaría?

 

Ninguna luz sería reflejada. De hecho, lo que pasaría es que la luz desaparecería.