Propiedades ópticas de los materiales

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de IngenieríaMecánica y Eléctrica
Unidad Profesional Azcapotzalco

Materia: Ciencia de los materiales I

Temas: Propiedades ópticas de los materiales; polarización, reflexión, refracción, absorción, transmisión y dispersión










Polarización
La luz puede ser considerada como un movimiento ondulatorio cuyas vibracionestienenlugar en todas las direcciones que forman ángulo recto con la dirección de propagación.Cuando el movimiento ondulatorio se reduce a vibraciones en un solo plano, se dice que laluz está polarizada en un plano.












Hay tres formas principales de polarizar la luz, que son por doble refracción, por absorción y por reflexión.
Luz polarizada por doble refracción: Cuando la luzatraviesa un cristal anisotrópico se divide en dos rayos polarizados. El principio sobre el que se basó el primer polarizador eficiente fue la eliminación de uno de estos rayos por métodos físicos. Se utilizó la calcita en su variedad transparente y el polarizador resultante fue llamado prisma de Nicol gracias a su inventor.
Luz polarizada por absorción: Los rayos polarizados en los que se divide laluz al atravesar cristales anisotrópicos pueden ser absorbidos diferencialmente. Si un rayo sufre casi absorción completa y el otro muy poca, el rayo emergente será polarizado en un plano. Este fenómeno lo exhiben algunos materiales naturales tales como la turmalina. La luz que atraviesa el cristal formando angulo recto con el plano emerge esencialmente polarizada en un plano, con vibracionesparalelas al eje c. El otro rayo, que vibra perpendicularmente al primero, es casi completamente absorbido. Láminas polarizantes como las Polaroid, se fabrican alineando cristales de turmalina en una base de acetato de celulosa. Luz olarizada por reflexión. La luz reflejada por una superficie lisa no metálica está parcialmente polarizada con las direcciones de vibración paralelas a la superficiereflectante. El grado de polarización depende del ángulo de incidencia y del índice de refracción de la superficie reflectante.
Está casi completamente polarizada cuando el ángulo entre los rayos reflejado y refractado es de 90° (ley de Brewster). El hecho de que la luz reflejada está polarizada puede demostrarse fácilmente mirándola a través de un filtro polarizante. Cuando la dirección del filtroes paralela a la superficie reflectante, la luz pasa a través del filtro con solo un ligera reducción de intensidad; cuando el filtro se gira 90°, solo un pequeño porcentaje de la luz llega al ojo.
Refracción
Cuando un fotón es transmitido provocan que se polaricen electrones en el material y, al interactuar con material polarizado, pierde parte de su energía la velocidad de la luz se puederelacionar con la facilidad con la cual un material se polariza tanto eléctricamente (permisividad) como magnéticamente (permeabilidad) o





La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. Larefracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción,denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.
Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, sufriendo un cambio de rapidez y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie. Esta desviación...