Polarização da luz

A luz é uma onda eletromagnética transversal: o vetor campo elétrico E oscila perpendicularmente à direção de propagação. Na luz não polarizada, a direção do campo E distribui-se aleatoriamente por todas as orientações no plano transversal, com intensidade média igual em todas as direções. Um polarizador linear (tipicamente uma lâmina de álcool polivinílico orientado dopado com iodo, como no filme Polaroid) transmite apenas a componente de E paralela ao seu eixo de transmissão, bloqueando a componente perpendicular. Um polarizador ideal reduz assim a intensidade da luz não polarizada exatamente à metade: I_após = I0 / 2. O feixe transmitido está agora linearmente polarizado, o que significa que E oscila ao longo de uma única direção fixa. Quando esse feixe polarizado encontra um segundo polarizador (o analisador) com o seu eixo de transmissão formando um ângulo teta com o primeiro, apenas a componente E cos(teta) é transmitida, e como a intensidade escala com E², a intensidade transmitida obedece à lei de Malus: I = I0 cos²(teta). Para teta = 0° os polarizadores estão alinhados e I = I0; para teta = 90° estão cruzados e I = 0.

Os fenômenos de polarização estão presentes em ótica, imagiologia e comunicações. A lei de Brewster prevê que a luz refletida por uma superfície dielétrica no ângulo arctan(n2/n1) é completamente polarizada na direção s (perpendicular ao plano de incidência), razão pela qual os óculos de sol polarizados, orientados com o eixo de transmissão vertical, suprimem o brilho horizontalmente polarizado proveniente da água e das estradas. Os ecrãs de cristais líquidos exploram a birrefringência controlada eletricamente: a aplicação de tensão numa célula nemática torcida roda o estado de polarização da retroiluminação em 0° a 90°, fazendo com que cada píxel passe de totalmente transmissor a totalmente bloqueador entre polarizadores cruzados. Nas comunicações por fibra ótica, a dispersão de modo de polarização (PMD) surge porque as fibras reais são ligeiramente birrefringentes; a PMD limita os canais de alta velocidade a um tempo de coerência de aproximadamente 1 / (débito binário) e exige receptores com diversidade de polarização acima de 10 Gbit/s. Em astronomia, grãos de poeira no meio interestelar alinham-se com o campo magnético galáctico e absorvem preferencialmente uma polarização, tornando a luz das estrelas de fundo ligeiramente polarizada na ordem de alguns por cento, o que permite mapear a geometria do campo.