Ejercicios: Polarización y ley de Malus

Explica con tus propias palabras qué significa que la luz esté «polarizada». Luego indica si las ondas sonoras en el aire pueden polarizarse y justifica tu respuesta.

Luz sin polarizar de intensidad $I_0 = 80\ \text{W/m}^2$ incide sobre un polarizador ideal. ¿Cuál es la intensidad de la luz que sale? ¿La luz que sale está polarizada?

Luz polarizada de intensidad $50\ \text{W/m}^2$ llega a un polarizador ideal. Calcula la intensidad transmitida cuando el ángulo entre la dirección de polarización de la luz y el eje de transmisión del polarizador es (a) $0^\circ$ y (b) $90^\circ$.

Luz polarizada de intensidad $I_0 = 120\ \text{W/m}^2$ pasa por un polarizador ideal cuyo eje forma un ángulo de $30^\circ$ con la dirección de polarización de la luz. Después pasa por un segundo polarizador ideal cuyo eje está a $60^\circ$ del eje del primero. Calcula la intensidad después de cada polarizador.

Emma sostiene dos filtros polarizadores de un kit de laboratorio frente a una lámpara. La luz sin polarizar llega al primer filtro. Ella gira el segundo filtro y anota la intensidad transmitida:

(a) ¿Cuál era la intensidad de la luz de la lámpara antes del primer filtro? (b) Muestra que los datos siguen la ley de Malus. (c) Predice la intensidad a $60^\circ$.

La luz del sol reflejada en un lago está parcialmente polarizada en forma horizontal. Explica cómo las gafas de sol polarizadas reducen el deslumbramiento del agua. Indica hacia dónde deben apuntar los ejes de transmisión de los lentes (vertical u horizontal) y por qué. Luego explica qué pasa con el deslumbramiento si Jayden inclina la cabeza $90^\circ$.

Dos polarizadores ideales tienen sus ejes a $90^\circ$ entre sí, por lo que no pasa luz. Luz sin polarizar de intensidad $I_0$ entra al primer polarizador. Luego se inserta entre ambos un tercer polarizador ideal, con su eje a $45^\circ$ del primero.

(a) Calcula la intensidad final como fracción de $I_0$. (b) Explica por qué agregar un filtro puede aumentar la luz que pasa. (c) Encuentra el ángulo del polarizador intermedio que da la mayor intensidad final y calcula esa intensidad como fracción de $I_0$.

En un cine, Sofia ve una película en 3-D con gafas polarizadas pasivas. El proyector envía dos imágenes con polarizaciones perpendiculares, y cada lente de las gafas transmite solo una de ellas.

(a) Explica cómo las gafas permiten que cada ojo vea una imagen distinta. (b) Sofia inclina la cabeza $30^\circ$. Usando la ley de Malus, calcula la fracción de la intensidad de la imagen correcta que llega al ojo correspondiente y la fracción de la otra imagen que se filtra a ese ojo. (c) Explica por qué ve imágenes dobles (efecto fantasma). (d) Explica por qué una pantalla LCD vista con gafas de sol polarizadas puede verse oscura cuando las gafas se giran a ciertos ángulos.