El omnipresente polarímetro

Experientia docet

Keck array
Keck Array

Si bien la doble refracción del espato de Islandia (una variedad transparente e incolora del carbonato de calcio cristalizado) se conocía por parte del mundo académico desde el siglo XVII y mucho antes desde el punto de vista de sus aplicaciones, el estudio sistemático de los fenómenos de polarización relacionados no comenzaron hasta el siglo XIX. En 1808 Étienne Louis Malus descubrió la polarización por reflexión, y sus observaciones atrajeron el interés de varios científicos prominentes de su época como François Arago, David Brewster y Augustin Fresnel. En 1820 Fresnel, que asumía que la luz era una onda transversal, elaboraba una teoría matemática de la polarización.

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Un polarímetro es un instrumento que se emplea para determinar el ángulo en el que se rota el plano de polarización de la luz cuando ésta pasa por un medio ópticamente activo. Básicamente consiste en una fuente de luz (1), un polarizador (3) para conseguir que la luz de la fuente esté polarizada en un plano (4), un contenedor transparente (5) en el que contener la muestra que se quiere estudiar, y un analizador (7). El analizador no es más que un material polarizador montado de tal manera que puede rotarse. El ángulo de polarización se determina rotando el analizador hasta que se consigue un máximo en la transmisión de la luz.

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El primer polarímetro (o polariscopio) tenía espejos no metálicos ajustables para polarizar y analizar la luz; William Nicol fabricó el primer prisma polarizador en 1828. En las siguientes décadas el aparato fue mejorando a base de mejores prismas y elementos ópticos que permitían una medida más precisa de los ángulos.

Los polarímetros de Jean-Baptiste-François Soleil (que ya incluía una cuña de cuarzo compensadora), el de media sombra de Léon Laurent o el polaristrobómetro de Heinrich Wild (que mide la rotación usando patrones de interferencia) fueron los que tuvieron más éxito.

Sacarímetro de Soleil
Sacarímetro de Soleil

A lo largo del siglo XIX los polarímetro demostraron ser tremendamente útiles como herramientas de análisis y control en investigación química, cristalográfica, biológica, médica, más tarde, astrofísica, además de un instrumentos imprescindible en las industrias química, farmacéutica y alimentaria. Los sacarímetros, un tipo de especial de polarímetro, permitían tener una método rápido para medir la concentración de azúcar en las disoluciones.

En los años treinta del siglo XX los detectores fotoeléctricos comenzaron a sustituir a la observación ocular. Al mismo tiempo Edwin Lland desarrollaba los filtros y láminas polarizadores (Polaroid).

Más recientemente la física nuclear y de altas energías ha hecho uso de aparatos polarimétricos especiales, al igual que la investigación astrofísica.

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Hoy, gracias a los láseres, ópticas y detectores sofisticados y los ordenadores, los polarímetros siguen estando entre los instrumentos más versátiles y útiles para la investigación fundamental y para el control y análisis industriales.

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En la serie Apparatus buscamos el origen y la evolución de instrumentos y técnicas que han marcado hitos en la historia de la ciencia.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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