Tema 12. Óptica electromagnética

La luz se propaga en forma de dos ondas vectoriales mutuamente acopladas, una onda para el campo eléctrico y otra para el campo magnético, y esta propagación de las ondas luminosas viene descrita por las ecuaciones de Maxwell para el campo electromagnético. Por tanto la luz es una onda transversal que se propaga en el vacío precisamente a la velocidad de la luz. En ciertas situaciones es posible hacer uso de la óptica geométrica (óptica de rayos) para describir la propagación de la luz en instrumentos ópticos e incluso existe una aproximación conocida como óptica ondulatoria escalar que no tienen en cuenta el carácter vectorial de las ondas luminosas y que permite analizar permite analizar fenómenos como las interferencias y la difracción, como se verá en los temas 13 y 14. Sin embargo, estas teorías de rayos y de ondas escalares son incapaces de proporcionar una descripción completa de la reflexión y refracción, ni describir los fenómenos de polarización, loas cuales ponen de manifiesto el carácter transversal de las ondas luminosas. En el presente tema, óptica electromagnética, se aborda el estudio de la luz considerando su naturaleza de onda electromagnética. El tema comienza analizando la polarización de la luz, incluyendo la polarización lineal y elíptica, la medida de la polarización, la ley de Malus y el grado de polarización. También se da una breve descripción de la reflexión y refracción de la luz entre dos medios dieléctricos y se analizan los coeficientes de reflexión y transmisión, fundamentalmente en incidencia normal. La luz natural no está polarizada y para obtener luz polarizada es necesario hacer uso de algún método. Se presentan diversos procedimientos para obtener luz polarizada como la absorción selectiva o dicroísmo (fundamento de polarizadores lineales), la polarización por reflexión (analizando la ley de Brewster) y la doble refracción (birrefringencia). Finalmente se hace una breve introducción a las láminas retardadoras, de media y de cuarto de onda, basadas en la doble refracción, y que permiten obtener luz polarizada elíptica.