Polarización electromagnética

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La polarización electromagnética es una fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual las oscilaciones transversales se producen sólo en un plano, denominado plano de polarización, que es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. En una onda electromagnética sin polarizar, las oscilaciones se producen en todos los planos normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación.

Tabla de contenidos

1 Componentes transversales de una onda electromagnética
2 Polarización de ondas planas
3 Tipos de polarización
4 Radiación incoherente
5 Véase también
6 Enlaces externos

[editar] Componentes transversales de una onda electromagnética

Imagen:Onde electromagnetique.svg Una onda electromagnética es la forma de propagación de los campos eléctricos y magnéticos en el espacio. En un punto determinado las ondas se propagan a lo largo de una determinada dirección, en dicho punto la onda del campo eléctrico puede tener dos componentes vectoriales perpendiculares (transversales) a la dirección de propagación. Las dos componentes vectoriales transverslaes varían su amplitud con el tiempo, y la suma de ambas va trazando una figura geométrica. Si dicha figura es una recta la polarización se denomina lineal, si es un círculo, la polarización es circular y si es una elipse la polarización es elíptica.

[editar] Polarización de ondas planas

Un ejemplo sencillo para visualizar la polarización es el de una onda plana, que es una buena aproximación de la mayoría de las ondas luminosas. Todas las ondas electromagnéticas que se propagan en un espacio libre (sin obstáculos) o en un material uniforme de extensión infinita tienen sus campos eléctrico y magnético perpendiculares a la dirección de propagación. De manera convencional, cuando se considera la polarización, se estudia el vector de campo eléctrico, mientras que el vector de campo magnético se ignora, pues es perpendicular al campo eléctrico y proporcional a él. El vector de campo eléctrico puede ser dividido arbitrariamente en dos componentes perpendiculares ente sí según los ejes X e Y, perpendiculares al eje Z, que indica la dirección de propagación. Para una onda armónica simple, donde la amplitud del vector eléctrico varía de manera sinusoidal, las dos componentes tienen exactamente la misma frecuencia. Sin embargo, estas componentes tienen otras dos características de definición que pueden ser diferentes. Primero, las dos componentes pueden no tener la misma amplitud. Segundo, los dos componentes pueden no tener la misma fase, es decir, pueden no alcanzar sus máximos y mínimos al mismo tiempo.

[editar] Tipos de polarización

La forma trazada sobre un plano fijo por un vector de campo eléctrico de una onda plana que pasa sobre él es una curva de Lissajous y puede utilizarse para describir el tipo de polarización de la onda. Las siguientes figuras muestran algunos ejemplos de la variación del vector de campo eléctrico (azul) con el tiempo (el eje vertical), con sus componentes X e Y (roja/izquierda y verde/derecha), y la trayectoria trazada por la punta del vector en el plano (púrpura). Cada uno de los tres ejemplos corresponde a un tipo de polarización.

Imagen:Linear polarization schematic.png

Lineal

Imagen:Circular polarization schematic.png

Circular

Imagen:Elliptical polarization schematic.png

Elíptica

En la figura de la izquierda, la polarización es lineal y la oscilación el plano perpendicular a la dirección de propagación se produce a lo largo de una línea recta. Se puede representar cada oscilación descomponiéndola en dos ejes X e Y. La polarización lineal se produce cuando ambas componentes están en fase (con un ángulo de desfase nulo, cuando ambas componentes alcanzan sus máximos y mínimos simultáneamente) o en contratase (con un ángulo de desfase de 180º, cuando cada una de las componentes alcanza sus máximos cuando la otra alcanza sus mínimos). La relación entre las amplitudes de ambas componentes determina la dirección de la oscilación, que es la dirección de la polarización lineal.

En la figura central, las dos componentes ortogonales tienen exactamente la misma amplitud y están desfasados exactamente 90º. En este caso una componente es el nula cuando la otra componente alcanza en su amplitud máxima o mínima. Existen dos relaciones posibles que satisfacen esta exigencia, de forma que la componente x puede estar 90º adelantada o retrasada respecto a la componente y.. El sentido (horario o antihorario) en el que gira el campo eléctrico depende de cuál de estas dos relaciones se dé. En este caso especial la trayectoria trazada en el plano por la punta del vector de campo eléctrico tiene la forma de una circunferencia, por lo que en este caso se habla de polarización circular.

En la tercera figura, se representa la polarización elíptica. Este tipo de polarización corresponde a cualquier otro caso diferente a los anteriores, es decir, las dos componentes tienen distintas amplitudes y/o el ángulo de desfase entre ellas es diferente a 0º, a 90º, a 180º y a 270º.

[editar] Radiación incoherente

En la naturaleza, la radiación electromagnética es producida a menudo por un gran conjunto de radiadores individuales, produciendo ondas independientes. Este tipo de luz se llama incoherente. En general no hay una sola frecuencia sino un espectro de frecuencias, y uniformes incluso si está filtrado a una arbitraria gama de frecuencia estrecha. Sin embargo, esto no significa que la polarización es solamente una característica de la radiación coherente. La radiación incoherente puede demostrar la correlación estadística entre los componentes del campo eléctrico, los que se pueden interpretar como polarización parcial. En general es posible describir un campo observado de ondas como la suma de una parte totalmente incoherente (sin correlaciones) y de una parte totalmente polarizada. Entonces se puede describir la luz en términos del grado de polarización, y en los parámetros de la polarización.