Polarizador

A polarizador o polariser es un filtro óptico que permite que las ondas de luz de una polarización específica pasen a través mientras bloquea las ondas de luz de otras polarizaciones. Puede filtrar un haz de luz de polarización indefinida o mixta en un haz de polarización bien definida, conocido como luz polarizada. Los polarizadores se utilizan en muchas técnicas e instrumentos ópticos. Los Polarizers encuentran aplicaciones en fotografía y tecnología LCD. En la fotografía se puede utilizar un filtro polarizador para filtrar las reflexiones.

Los tipos comunes de polarizadores son los polarizadores lineales y los polarizadores circulares. También se pueden fabricar polarizadores para otros tipos de ondas electromagnéticas además de la luz visible, como ondas de radio, microondas y rayos X.

Polarizadores lineales

polarizadores lineales se pueden dividir en dos categorías generales: polarizadores absorbentes, donde el dispositivo absorbe los estados de polarización no deseados, y polarizadores de división del haz, donde el haz no polarizado se divide en dos haces con estados de polarización opuestos. Los polarizadores que mantienen los mismos ejes de polarización con diferentes ángulos de incidencia suelen denominarse polarizadores cartesianos, ya que los vectores de polarización se pueden describir con coordenadas cartesianas simples (por ejemplo, horizontal versus vertical) independientes de la orientación. de la superficie del polarizador. Cuando los dos estados de polarización son relativos a la dirección de una superficie (que generalmente se encuentra con la reflexión de Fresnel), generalmente se denominan s y p. Esta distinción entre polarización cartesiana y s–p puede ser insignificante en muchos casos, pero resulta significativa para lograr un alto contraste y con amplias extensiones angulares de la luz incidente.

Polarizadores absorbentes

Ciertos cristales, debido a los efectos descritos por la óptica cristalina, muestran dicroísmo, absorción preferencial de la luz que está polarizada en direcciones particulares. Por tanto, pueden utilizarse como polarizadores lineales. El cristal más conocido de este tipo es la turmalina. Sin embargo, este cristal rara vez se utiliza como polarizador, ya que el efecto dicroico depende en gran medida de la longitud de onda y el cristal aparece coloreado. La herapatita también es dicroica y no tiene un color intenso, pero es difícil de cultivar en cristales grandes.

Un filtro polarizador Polaroid funciona de manera similar a escala atómica al polarizador de rejilla de alambre. Originalmente estaba hecho de cristales microscópicos de herapatita. Su forma actual de lámina H está hecha de plástico de alcohol polivinílico (PVA) con un dopaje de yodo. El estiramiento de la lámina durante la fabricación hace que las cadenas de PVA se alineen en una dirección particular. Los electrones de valencia del dopante de yodo pueden moverse linealmente a lo largo de las cadenas poliméricas, pero no transversalmente a ellas. Así, la lámina absorbe la luz incidente polarizada paralelamente a las cadenas; Se transmite luz polarizada perpendicularmente a las cadenas. La durabilidad y practicidad de Polaroid lo convierten en el tipo de polarizador más común en uso, por ejemplo para gafas de sol, filtros fotográficos y pantallas de cristal líquido. También es mucho más económico que otros tipos de polarizador.

Un tipo moderno de polarizador absorbente está hecho de nanopartículas de plata alargadas incrustadas en placas de vidrio delgadas (≤0,5 mm). Estos polarizadores son más duraderos y pueden polarizar la luz mucho mejor que las películas Polaroid de plástico, logrando relaciones de polarización de hasta 100.000:1 y una absorción de luz correctamente polarizada tan baja como el 1,5%. Estos polarizadores de vidrio funcionan mejor con luz infrarroja de longitud de onda corta y se utilizan ampliamente en comunicaciones por fibra óptica.

Polarizadores divisores de haz

Los polarizadores de división del haz dividen el haz incidente en dos haces de diferente polarización lineal. Para un divisor de haz polarizador ideal, estos estarían completamente polarizados, con polarizaciones ortogonales. Sin embargo, para muchos polarizadores de división de haz comunes, sólo uno de los dos haces de salida está completamente polarizado. El otro contiene una mezcla de estados de polarización.

A diferencia de los polarizadores absorbentes, los polarizadores de división de haz no necesitan absorber ni disipar la energía del estado de polarización rechazada, por lo que son más adecuados para su uso con haces de alta intensidad, como la luz láser. Los verdaderos divisores de haz polarizadores también son útiles cuando los dos componentes de polarización se van a analizar o utilizar simultáneamente.

Polarización por reflexión de Fresnel

Cuando la luz se refleja (por reflexión de Fresnel) en un ángulo desde una interfaz entre dos materiales transparentes, la reflectividad es diferente para la luz polarizada en el plano de incidencia y la luz polarizada perpendicular a él. La luz polarizada en el plano se dice que está polarizada p, mientras que la polarizada perpendicularmente a él está polarizada s. En un ángulo especial conocido como ángulo de Brewster, ninguna luz polarizada p se refleja desde la superficie, por lo que toda la luz reflejada debe estar polarizada s, con una campo eléctrico perpendicular al plano de incidencia.

Se puede fabricar un polarizador lineal simple inclinando una pila de placas de vidrio en el ángulo de Brewster con respecto al haz. Parte de la luz polarizada s se refleja desde cada superficie de cada placa. Para una pila de placas, cada reflexión agota el haz incidente de luz polarizada s, dejando una fracción mayor de luz polarizada p en el haz transmitido en cada etapa. Para la luz visible en el aire y en el vidrio típico, el ángulo de Brewster es de aproximadamente 57° y aproximadamente el 16% de la luz polarizada s presente en el haz se refleja para cada luz visible en el aire y en el vidrio. o transición vidrio-aire. Se necesitan muchas placas para lograr una polarización incluso mediocre del haz transmitido con este enfoque. Para una pila de 10 placas (20 reflexiones), se transmite aproximadamente el 3% (= (1 − 0,16)²⁰) de la luz polarizada s. El haz reflejado, aunque está completamente polarizado, está disperso y puede no ser muy útil.

Se puede obtener un haz polarizado más útil inclinando la pila de placas en un ángulo más pronunciado con respecto al haz incidente. Contrariamente a la intuición, el uso de ángulos de incidencia mayores que el ángulo de Brewster produce un mayor grado de polarización del haz transmitido, a expensas de una menor transmisión general. Para ángulos de incidencia superiores a 80°, la polarización del haz transmitido puede acercarse al 100% con tan solo cuatro placas, aunque la intensidad transmitida es muy baja en este caso. Agregar más placas y reducir el ángulo permite lograr un mejor compromiso entre transmisión y polarización.

Debido a que sus vectores de polarización dependen del ángulo de incidencia, los polarizadores basados en la reflexión de Fresnel tienden inherentemente a producir polarización s–p en lugar de polarización cartesiana, lo que limita su uso en algunos aplicaciones.

Polarizadores birrefringentes

Otros polarizadores lineales aprovechan las propiedades birrefringentes de cristales como el cuarzo y la calcita. En estos cristales, un haz de luz no polarizada que incide sobre su superficie se divide por refracción en dos rayos. La ley de Snell es válida para ambos rayos, el ordinario o o y el extraordinario o e-rayo, donde cada rayo experimenta un índice de refracción diferente (esto se llama doble refracción). En general, los dos rayos estarán en diferentes estados de polarización, aunque no en estados de polarización lineal, excepto en ciertas direcciones de propagación relativas al eje del cristal.

Un prisma de Nicol fue uno de los primeros tipos de polarizador birrefringente, que consistía en un cristal de calcita que se había dividido y vuelto a unir con bálsamo de Canadá. El cristal se corta de manera que los rayos o y e estén en estados de polarización lineal ortogonal. La reflexión interna total del rayo o ocurre en la interfaz del bálsamo, ya que experimenta un índice de refracción mayor en la calcita que en el bálsamo, y el rayo se desvía hacia el lado del cristal. El rayo e, que detecta un índice de refracción más pequeño en la calcita, se transmite a través de la interfaz sin desviarse. Los prismas de Nicol producen una pureza muy alta de luz polarizada y se utilizaron ampliamente en microscopía, aunque en el uso moderno han sido reemplazados en su mayoría por alternativas como el prisma Glan-Thompson, el prisma Glan-Foucault y el prisma Glan-Taylor. Estos prismas no son verdaderos divisores de haz polarizadores, ya que sólo el haz transmitido está completamente polarizado.

Un prisma de Wollaston es otro polarizador birefringente que consiste en dos prismas de calcita triangular con ejes de cristal ortogonal que se cementan juntos. En la interfaz interna, un haz no polarizado se divide en dos rayos linealmente polarizados que dejan el prisma a un ángulo de divergencia de 15°–45°. Los prismas Rochon y Sénarmont son similares, pero usan diferentes orientaciones de eje óptico en los dos prismas. El prisma Sénarmont es espacio aéreo, a diferencia de los prismas Wollaston y Rochon. Estos prismas realmente dividieron el haz en dos haces completamente polarizados con polarizaciones perpendiculares. El prisma Nomarski es una variante del prisma Wollaston, que es ampliamente utilizado en la microscopía de contraste de interferencia diferencial.

Polarizadores de película fina

Los polarizadores lineales de película delgada (también conocidos como TFPN) son sustratos de vidrio sobre los que se aplica un recubrimiento óptico especial. Los reflejos angulares de Brewster o los efectos de interferencia en la película hacen que actúen como polarizadores que dividen el haz. El sustrato para la película puede ser una placa, que se inserta en la viga en un ángulo particular, o una cuña de vidrio que se cementa a una segunda cuña para formar un cubo con la película cortando diagonalmente en el centro (una forma de este es el cubo MacNeille muy común). Los polarizadores de película delgada generalmente no funcionan tan bien como los polarizadores de tipo Glan, pero son económicos y proporcionan dos haces que están casi igualmente bien polarizados. Los polarizadores de tipo cubo generalmente funcionan mejor que los polarizadores de placa. Los primeros se confunden fácilmente con los polarizadores birrefringentes tipo Glan.

Polarizadores de rejilla

Uno de los polarizadores lineales más simples es el polarizador de rejilla de alambre (WGP), que consta de muchos alambres metálicos finos paralelos colocados en un plano. Los WGP reflejan principalmente la polarización no transmitida y, por tanto, pueden utilizarse como divisores de haz polarizadores. La absorción parásita es relativamente alta en comparación con la mayoría de los polarizadores dieléctricos, aunque mucho menor que en los polarizadores absorbentes.

Las ondas electromagnéticas que tienen un componente de sus campos eléctricos alineado paralelo a los cables inducirán el movimiento de electrones a lo largo de los cables. Dado que los electrones pueden moverse libremente en esta dirección, el polarizador se comporta de manera similar a la superficie de un metal cuando refleja la luz, y la onda se refleja hacia atrás a lo largo del haz incidente (menos una pequeña cantidad de energía perdida por el calentamiento Joule de el alambre).

Para ondas con campos eléctricos perpendiculares a los cables, los electrones no pueden moverse muy lejos a lo ancho de cada cable. Por lo tanto, se refleja poca energía y la onda incidente puede atravesar la red. En este caso la rejilla se comporta como un material dieléctrico.

En general, esto hace que la onda transmitida esté polarizada linealmente con un campo eléctrico completamente perpendicular a los cables. La hipótesis de que las ondas "se deslizan" los espacios entre los cables son incorrectos.

A efectos prácticos, la separación entre cables debe ser menor que la longitud de onda de la radiación incidente. Además, el ancho de cada alambre debe ser pequeño en comparación con el espacio entre alambres. Por lo tanto, es relativamente fácil construir polarizadores de rejilla para microondas, infrarrojo lejano e infrarrojo medio. Para la óptica de infrarrojo lejano, el polarizador puede incluso fabricarse como una malla independiente, sin ópticas transmisoras. Además, las técnicas litográficas avanzadas también pueden construir rejillas metálicas de paso muy estrecho (típ. 50-100 nm), lo que permite la polarización de la luz visible o infrarroja en un grado útil. Dado que el grado de polarización depende poco de la longitud de onda y el ángulo de incidencia, se utilizan para aplicaciones de banda ancha como la proyección.

Las soluciones analíticas que utilizan un riguroso análisis de onda acoplada para polarizadores de rejilla de alambre han demostrado que para los componentes del campo eléctrico perpendiculares a los alambres, el medio se comporta como un dieléctrico, y para los componentes del campo eléctrico paralelos a los alambres, el medio se comporta como un metal. (reflexivo).

Malus' ley y otras propiedades

Malus' La ley (), que lleva el nombre de Étienne-Louis Malus, dice que cuando se coloca un polarizador perfecto en un haz de luz polarizado, la irradiancia, I, de la luz que pasa a través de él es dado por

I=I0#2⁡ ⁡ Silencio Silencio i,{displaystyle I=I_{0}cos ^{2}theta _{i}

donde I₀ es la intensidad inicial y θ_i es el ángulo entre la luz' s dirección de polarización inicial y el eje del polarizador.

Se puede pensar que un rayo de luz no polarizada contiene una mezcla uniforme de polarizaciones lineales en todos los ángulos posibles. Desde el valor promedio #2⁡ ⁡ Silencio Silencio {displaystyle cos ^{2}theta } es 1/2, el coeficiente de transmisión se convierte

II0=12.{displaystyle {frac} {fnK}={f}} {fnK}} {fnK}}} {f}}}}}}} {fnK}}}} {fnK}}}}} {f}}} {fnK}}}}}}}}} {fnf}}}}} {1}{2}}

En la práctica, se pierde cierta luz en el polarizador y la transmisión real será algo más baja que ésta, alrededor del 38% para polarizadores tipo Polaroid pero considerablemente más alta (con 49,9%) para algunos tipos de prisma birefringent.

Si se colocan dos polarizadores uno tras otro (el segundo polarizador generalmente se llama analizador), el ángulo mutuo entre sus ejes polarizadores da el valor de θ en la ley de Malus. Si los dos ejes son ortogonales, los polarizadores están cruzados y en teoría no se transmite luz, aunque en la práctica ningún polarizador es perfecto y la transmisión no es exactamente cero (por ejemplo, las hojas Polaroid cruzadas aparecen ligeramente de color azul porque su ratio de extinción es mejor en el rojo). Si se coloca un objeto transparente entre los polarizadores cruzados, cualquier efecto de polarización presente en la muestra (como la birrefringencia) se mostrará como un aumento en la transmisión. Este efecto se utiliza en polarimetría para medir la actividad óptica de una muestra.

Los polarizadores reales tampoco son bloqueadores perfectos de la polarización ortogonal a su eje de polarización; la relación de transmisión del componente no deseado al componente deseado se denomina relación de extinción y varía desde aproximadamente 1:500 para Polaroid hasta aproximadamente 1:10⁶ para Glan. –Polarizadores de prisma Taylor.

En rayos X el Malus' ley (forma relativista):

I=I0ff0[1+λ λ ()f0− − f)2c]#2⁡ ⁡ Silencio Silencio i{displaystyle I=I_{0}{frac {f} {f}f}m}m}m}m}m} {f} {f}m}m}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}p}p}p}p}c}p}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c}c} {Lambda (f_{0}-f)} {2c}derecha]cos ^{2}theta _{i}}

Donde f0{displaystyle f_{0} – frecuencia de la radiación polarizada que cae sobre el polarizador, f{displaystyle f} – frecuencia de la radiación pasa a través del polarizador, λ λ {displaystyle lambda } – Longitud de onda compton de electrones, c{displaystyle c} – velocidad de luz en vacío.

Polarizadores circulares

Polarizadores circulares (CPL o filtros polarizadores circulares) se pueden utilizar para crear luz polarizada circularmente o, alternativamente, para absorber o pasar selectivamente en el sentido de las agujas del reloj y Luz polarizada circularmente en sentido antihorario. Se utilizan como filtros polarizadores en fotografía para reducir los reflejos oblicuos de superficies no metálicas y son las lentes de las gafas 3D que se usan para ver algunas películas estereoscópicas (en particular, la variedad RealD 3D), donde se utiliza la polarización de la luz para diferenciar qué imagen debe ser vista por el ojo izquierdo y el derecho.

Creando luz polarizada circularmente

Hay varias formas de crear luz polarizada circularmente; la más barata y común consiste en colocar una placa de un cuarto de onda después de un polarizador lineal y dirigir la luz no polarizada a través del polarizador lineal. La luz polarizada linealmente que sale del polarizador lineal se transforma en luz polarizada circularmente mediante la placa de cuarto de onda. El eje de transmisión del polarizador lineal debe estar a medio camino (45°) entre los ejes rápido y lento de la placa de cuarto de onda.

En la disposición anterior, el eje de transmisión del polarizador lineal está en un ángulo positivo de 45° con respecto a la horizontal derecha y se representa con una línea naranja. La placa de cuarto de onda tiene un eje lento horizontal y un eje rápido vertical y también se representan mediante líneas naranjas. En este caso, la luz no polarizada que ingresa al polarizador lineal se muestra como una sola onda cuya amplitud y ángulo de polarización lineal cambian repentinamente.

Cuando se intenta pasar la luz no polarizada a través del polarizador lineal, sólo la luz que tiene su campo eléctrico en el ángulo positivo de 45° deja el polarizador lineal y entra en la placa de onda trimestral. En la ilustración, las tres longitudes de onda de luz no polarizada representada se transformarían en las tres longitudes de onda de luz polarizada linealmente en el otro lado del polarizador lineal.

En la ilustración de la derecha se muestra el campo eléctrico de la luz polarizada linealmente justo antes de entrar en la placa de cuarto de onda. La línea roja y los vectores de campo asociados representan cómo varía la magnitud y dirección del campo eléctrico a lo largo de la dirección de viaje. Para esta onda electromagnética plana, cada vector representa la magnitud y dirección del campo eléctrico para un plano completo que es perpendicular a la dirección de viaje. (Consulte estas dos imágenes en el artículo sobre ondas planas para apreciar mejor esto).

La luz y todas las demás ondas electromagnéticas tienen un campo magnético que está en fase y perpendicular al campo eléctrico que se muestra en estas ilustraciones.

Para comprender el efecto que tiene la placa de cuarto de onda sobre la luz polarizada linealmente, es útil pensar que la luz está dividida en dos componentes que forman ángulos rectos (ortogonales) entre sí. Con este fin, las líneas azul y verde son proyecciones de la línea roja en los planos vertical y horizontal respectivamente y representan cómo cambia el campo eléctrico en la dirección de esos dos planos. Los dos componentes tienen la misma amplitud y están en fase.

Debido a que la placa de cuarto de onda está hecha de un material birrefringente, cuando está en la placa de onda, la luz viaja a diferentes velocidades dependiendo de la dirección de su campo eléctrico. Esto significa que la componente horizontal que está a lo largo del eje lento de la placa ondulada viajará a una velocidad más lenta que la componente que está dirigida a lo largo del eje vertical rápido. Inicialmente, los dos componentes están en fase, pero a medida que los dos componentes viajan a través de la placa de ondas, el componente horizontal de la luz se aleja más detrás del vertical. Al ajustar el grosor de la placa de ondas, se puede controlar cuánto se retrasa la componente horizontal con respecto a la componente vertical antes de que la luz abandone la placa de ondas y comiencen a viajar nuevamente a la misma velocidad. Cuando la luz sale de la placa de cuarto de onda, el componente horizontal hacia la derecha estará exactamente un cuarto de longitud de onda detrás del componente vertical, lo que hará que la luz esté polarizada circularmente hacia la izquierda cuando se ve desde el receptor.

En la parte superior de la ilustración hacia la derecha está la luz polarizada circular después de que deja la placa de onda. Directamente debajo, para fines de comparación, es la luz polarizada linealmente que entró en la placa de onda trimestral. En la imagen superior, porque se trata de una onda plana, cada vector que conduce del eje al helix representa la magnitud y dirección del campo eléctrico para un plano entero perpendicular a la dirección del viaje. Todos los vectores de campo eléctrico tienen la misma magnitud que indica que la fuerza del campo eléctrico no cambia. Sin embargo, la dirección del campo eléctrico gira constantemente.

Las líneas azul y verde son proyecciones de la hélice en los planos vertical y horizontal respectivamente y representan cómo cambia el campo eléctrico en la dirección de esos dos planos. Observe cómo el componente horizontal hacia la derecha está ahora un cuarto de longitud de onda detrás del componente vertical. Es este cambio de fase de un cuarto de longitud de onda lo que da como resultado la naturaleza rotacional del campo eléctrico. Cuando la magnitud de un componente es máxima, la magnitud del otro componente siempre es cero. Ésta es la razón por la que existen vectores de hélice que corresponden exactamente a los máximos de los dos componentes.

En el caso que acabamos de citar, utilizando la convención de lateralidad utilizada en muchos libros de texto de óptica, la luz se considera polarizada circularmente hacia la izquierda/en sentido contrario a las agujas del reloj. En referencia a la animación adjunta, se considera zurdo porque si uno apunta el pulgar izquierdo contra la dirección de viaje, los dedos se curvan en la dirección en la que gira el campo eléctrico a medida que pasa la onda. un punto dado en el espacio. La hélice también forma una hélice a izquierdas en el espacio. De manera similar, esta luz se considera polarizada circularmente en sentido antihorario porque si un observador estacionario mira contra la dirección de viaje, la persona observará que su campo eléctrico gira en sentido antihorario a medida que la onda pasa por un punto determinado. en el espacio.

Para crear luz polarizada circularmente en el sentido de las agujas del reloj, simplemente se gira el eje de la placa de cuarto de onda 90° con respecto al polarizador lineal. Esto invierte los ejes rápido y lento de la placa de ondas en relación con el eje de transmisión del polarizador lineal, invirtiendo qué componente se adelanta y qué componente se retrasa.

Al tratar de apreciar cómo la placa de un cuarto de onda transforma la luz polarizada linealmente, es importante darse cuenta de que los dos componentes discutidos no son entidades en sí mismas, sino meras construcciones mentales que uno usa para ayudar a apreciar lo que está sucediendo. En el caso de la luz polarizada lineal y circularmente, en cada punto del espacio siempre hay un único campo eléctrico con una dirección vectorial distinta; la placa de cuarto de onda simplemente tiene el efecto de transformar este único campo eléctrico.

Absorber y transmitir luz polarizada circularmente

Los polarizadores circulares también se pueden utilizar para absorber o pasar selectivamente luz polarizada circularmente hacia la derecha o hacia la izquierda. Es esta característica la que utilizan las gafas 3D en cines estereoscópicos como RealD Cinema. Un polarizador dado que crea una de las dos polarizaciones de luz pasará esa misma polarización de luz cuando esa luz se envíe a través de él en la otra dirección. Por el contrario, bloqueará la luz de polarización opuesta.

La ilustración de arriba es idéntica a la anterior similar con la excepción de que la luz polarizada circularmente hacia la izquierda ahora se acerca al polarizador desde la dirección opuesta y la luz polarizada linealmente sale del polarizador hacia la derecha.

En primer lugar, tenga en cuenta que una placa de un cuarto de onda siempre transforma la luz polarizada circularmente en luz polarizada linealmente. Sólo el ángulo de polarización resultante de la luz polarizada linealmente está determinado por la orientación de los ejes rápido y lento de la placa de cuarto de onda y la orientación de la luz polarizada circularmente. En la ilustración, la luz polarizada circularmente hacia la izquierda que entra en el polarizador se transforma en luz polarizada linealmente, que tiene su dirección de polarización a lo largo del eje de transmisión del polarizador lineal y, por tanto, pasa. Por el contrario, la luz polarizada circularmente hacia la derecha se habría transformado en luz polarizada linealmente, que tenía su dirección de polarización a lo largo del eje absorbente del polarizador lineal, que se encuentra en ángulo recto con respecto al eje de transmisión, y por lo tanto habría sido bloqueada.

Para comprender este proceso, consulte la ilustración de la derecha. Es absolutamente idéntico a la ilustración anterior, aunque ahora se considera que la luz polarizada circularmente en la parte superior se acerca al polarizador desde la izquierda. Se puede observar en la ilustración que la componente horizontal hacia la izquierda (como se observa mirando a lo largo de la dirección de viaje) está adelantando a la componente vertical y que cuando la componente horizontal se retrasa un cuarto de longitud de onda, se transformará en la luz linealmente polarizada que se ilustra. en la parte inferior y pasará a través del polarizador lineal.

Existe una manera relativamente sencilla de apreciar por qué un polarizador que crea una determinada lateralidad de luz polarizada circularmente también pasa esa misma lateralidad de luz polarizada. Primero, dada la doble utilidad de esta imagen, comience imaginando que la luz polarizada circularmente mostrada en la parte superior todavía sale de la placa de cuarto de onda y viaja hacia la izquierda. Observe que si la componente horizontal de la luz polarizada linealmente se hubiera retardado dos veces en un cuarto de longitud de onda, lo que equivaldría a media longitud de onda completa, el resultado habría sido una luz polarizada linealmente que estaba en ángulo recto con la luz que entraba. Si dicha luz polarizada ortogonalmente se girara en el plano horizontal y se dirigiera de regreso a través de la sección del polarizador lineal del polarizador circular, pasaría claramente dada su orientación. Imaginemos ahora la luz polarizada circularmente, que ya ha pasado una vez a través de la placa de cuarto de onda, girada y dirigida de nuevo hacia el polarizador circular. Dejemos que la luz polarizada circularmente ilustrada en la parte superior represente ahora esa luz. Dicha luz viajará a través de la placa de un cuarto de onda por segunda vez antes de llegar al polarizador lineal y, en el proceso, su componente horizontal se retrasará por segunda vez en un cuarto de longitud de onda. Ya sea que ese componente horizontal se retrase en un cuarto de longitud de onda en dos pasos distintos o se retrase media longitud de onda completa a la vez, la orientación de la luz polarizada linealmente resultante será tal que pase a través del polarizador lineal.

Si se hubiera tratado de una luz polarizada circularmente en el sentido de las agujas del reloj, acercándose al polarizador circular desde la izquierda, su componente horizontal también se habría retrasado; sin embargo, la luz polarizada linealmente resultante se habría polarizado a lo largo del eje absorbente del polarizador lineal y no hubiera pasado.

Para crear un polarizador circular que, en cambio, pase la luz polarizada hacia la derecha y absorba la luz hacia la izquierda, se gira nuevamente la placa de ondas y el polarizador lineal 90° entre sí. Es fácil apreciar que al invertir las posiciones de los ejes de transmisión y absorción del polarizador lineal con respecto a la placa de cuarto de onda, se cambia qué dirección de la luz polarizada se transmite y cuál se absorbe.

polarizador circular homogéneo

Un polarizador circular homogéneo pasa la polarización circular por un lado sin cambios y bloquea el otro. Esto es similar a la forma en que un polarizador lineal pasaría completamente un ángulo de luz linealmente polarizada sin alteración, pero bloquearía completamente cualquier luz linealmente polarizada que fuera ortogonal a él.

Se puede crear un polarizador circular homogéneo intercalando un polarizador lineal entre dos placas de un cuarto de onda. Específicamente, tomamos el polarizador circular descrito anteriormente, que transforma la luz polarizada circularmente en luz polarizada lineal, y le agregamos una segunda placa de cuarto de onda girada 90° con respecto a la primera.

En términos generales, y sin hacer referencia directa a la ilustración anterior, cuando cualquiera de las dos polarizaciones de luz polarizada circularmente ingresa a la primera placa de un cuarto de onda, uno de un par de componentes ortogonales se retrasa en un cuarto de longitud de onda relativa. al otro. Esto crea una de dos polarizaciones lineales dependiendo de la orientación de la luz polarizada circularmente. El polarizador lineal intercalado entre las placas de un cuarto de onda está orientado de modo que pase una polarización lineal y bloquee la otra. Luego, la segunda placa de cuarto de onda toma la luz linealmente polarizada que pasa y retarda el componente ortogonal que no fue retardado por la placa de cuarto de onda anterior. Esto devuelve los dos componentes a su relación de fase inicial, restableciendo la polarización circular seleccionada.

Tenga en cuenta que no importa en qué dirección se pasa la luz polarizada circularmente.

Filtros polarizadores circulares y lineales para fotografía

Los filtros polarizadores lineales fueron los primeros tipos que se usaron en fotografía y todavía se pueden usar en cámaras réflex de lente única (SLR) antiguas y no réflex. Sin embargo, las cámaras con medición a través de la lente (TTL) y sistemas de enfoque automático (es decir, todas las SLR y DSLR modernas) dependen de elementos ópticos que dejan pasar luz polarizada linealmente. Si la luz que ingresa a la cámara ya está polarizada linealmente, puede alterar los sistemas de exposición o enfoque automático. Los filtros polarizadores circulares cortan la luz polarizada linealmente y, por lo tanto, pueden usarse para oscurecer el cielo, mejorar la saturación y eliminar reflejos, pero la luz polarizada circular que pasa no afecta los sistemas a través de la lente.