Polarización lineal

En electrodinámica , la polarización lineal o plana de la radiación electromagnética consiste en la confinación del vector del campo eléctrico o magnético a un plano determinado en la dirección de propagación. El término polarización lineal (en francés: polarisation rectiligne ) fue acuñado por Augustin-Jean Fresnel en 1822. ^{[ 1 ]} Véase polarización y plano de polarización para más información.

La orientación de una onda electromagnética polarizada linealmente se define por la dirección del vector del campo eléctrico . ^{[ 2 ]} Por ejemplo, si el vector del campo eléctrico es vertical (alternando hacia arriba y hacia abajo a medida que la onda se propaga), se dice que la radiación está polarizada verticalmente.

La solución clásica de onda plana sinusoidal de la ecuación de onda electromagnética para los campos eléctrico y magnético es (en unidades cgs):

${\displaystyle \mathbf {E} (\mathbf {r} ,t)=|\mathbf {E} |\mathrm {Re} \left\{|\psi \rangle \exp \left[i\left(kz-\omega t\right)\right]\right\}}$

${\displaystyle \mathbf {B} (\mathbf {r} ,t)={\hat {\mathbf {z} }}\times \mathbf {E} (\mathbf {r} ,t)/c}$

para el campo magnético, donde k es el número de onda ,

${\displaystyle \omega _{}^{}=ck}$

es la frecuencia angular de la onda, y${\displaystyle c}$es la velocidad de la luz .

Aquí${\displaystyle \mid \mathbf {E} \mid }$es la amplitud del campo y

${\displaystyle |\psi \rangle \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\begin{pmatrix}\psi _{x}\\\psi _{y}\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}\cos \theta \exp \left(i\alpha _{x}\right)\\\sin \theta \exp \left(i\alpha _{y}\right)\end{pmatrix}}}$

es el vector de Jones en el plano xy.

La onda está polarizada linealmente cuando los ángulos de fase${\displaystyle \alpha _{x}^{},\alpha _{y}}$son iguales,

${\displaystyle \alpha _{x}=\alpha _{y}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ \alpha }$.

Esto representa una onda polarizada en un ángulo${\displaystyle \theta }$con respecto al eje x. En ese caso, el vector de Jones se puede escribir

${\displaystyle |\psi \rangle ={\begin{pmatrix}\cos \theta \\\sin \theta \end{pmatrix}}\exp \left(i\alpha \right)}$.

Los vectores de estado para la polarización lineal en x o y son casos especiales de este vector de estado.

Si los vectores unitarios se definen de tal manera que

${\displaystyle |x\rangle \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\begin{pmatrix}1\\0\end{pmatrix}}}$

y

${\displaystyle |y\rangle \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\begin{pmatrix}0\\1\end{pmatrix}}}$

entonces el estado de polarización se puede escribir en la "base xy" como

${\displaystyle |\psi \rangle =\cos \theta \exp \left(i\alpha \right)|x\rangle +\sin \theta \exp \left(i\alpha \right)|y\rangle =\psi _{x}|x\rangle +\psi _{y}|y\rangle }$.

• Soluciones de onda plana sinusoidal de la ecuación de onda electromagnética
• Polarización
  • Polarización circular
  • Polarización elíptica
  • Plano de polarización
• Polarización de fotones

• Jackson, John D. (1998). Electrodinámica clásica (3.ª ed.) . Wiley. ISBN 0-471-30932-X.

• Animación de polarización lineal (en YouTube)
• Comparación de la polarización lineal con las polarizaciones circular y elíptica (Animación de YouTube)

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