Relatório 06 - Polarização da Luz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
FIS 155 - Física Experimental Básica: Ondas e Óptica 
 
Nomes: Paula Rodrigues da Cruz Matrículas: 2020424830 
 Raffael Amaral Lacerda 2017114086 
 
 
Relatório 06: Polarização da Luz 
 
Lei de Malus 
Procedimento: 
Foi feita a montagem mostrada ao 
lado e direcionou-se o feice do 
laser para a abertura do fotômetro. 
Inicialmente ajustou-se o ângulo 
entre os eixos dos polarizadores de 
forma que a intensidade da luz 
transmitida seja máxima. Em seguida, mantendo um polarizador fixo, girou-se o outro medindo 
a Intensidade da luz em funçãi do ângulo θ entre os polarizadore. Anotou-se os dados obtidos 
resultando na Tabela 01, por meio da expressão da Lei de Malus foi plotado o gráfico abaixo. 
 
Tabela 01: Valores da Intensidade 
da Luz em função do ângulo θ 
 
Tabela 02: Dados para montagem 
do gráfico 
θ° Int. (arb) Cos
2
 θ Is 
0,0 230 1,000 230 
10,0 212 0,970 212 
20,0 182 0,883 182 
30,0 151 0,750 151 
40,0 118 0,587 118 
50,0 78 0,413 78 
60,0 48 0,250 48 
70,0 22 0,117 22 
80,0 6,2 0,030 6,2 
90,0 0,1 0,000 0,1 
 
 
𝑳𝒆𝒊 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒍𝒖𝒔 → 𝑰𝒔 = 𝑰𝒎á𝒙 ∗ 𝒄𝒐𝒔
𝟐𝜽 
 ↓ ↓ ↓ 
 𝒀 = 𝑨 ∗ 𝒙 + 𝑩 
Polarização por Reflexão 
Procedimento: 
 
Montou-se o laser, o polarizador 
e o transferidor com a placa de 
acrílico, compo motrado na 
figura ao lado. Posicionou-se o 
polarizador, de forma que o feixe, do laser, após passar por ele, esteja polarizado verticamente. 
Em seguida, girou-se, lentamente, aplaca de acrílico até o ângulo em que a luz refletida 
desaparece. Nessa situação, o ângulo de incidência é igual ao Ângulo de Brewster. 
 
 Com base na Lei de Snell, demonstre que, quando um feixe de luz, propagando-se no ar, 
incide sobre a superfície do material que tem índice de refração n, o ângulo de Brewster é 
dado por: tan θp = n 
 
Baseado na Lei de Snell,e sabendo que para satisfazer a ocorrência do fenômeno 
 θp + θr + 90° = 180° ∴ θp = 90 − θr 
 
Aplicando relações trigonométricas em ambos os lados da relação temos: 
cos θp = cos (90 − θr) ∴ cos θp = cos 90° cos θr + sen 90° sen θr ∴ 𝐜𝐨𝐬 𝛉𝐩 = 𝐬𝐞𝐧 𝛉𝐫 
 
𝑰𝒎á𝒙 = 𝑨 
𝑰𝒎á𝒙 = (𝟐𝟏𝟗, 𝟕 ± 𝟔, 𝟗) 
 
Substituíndo na equação: 𝑛1 . 𝑠𝑒𝑛 𝜃𝑝 = 𝑛2 . 𝑠𝑒𝑛 𝜃𝑟 e lembrando que n1 = n ar = 1 e n2 = n, 
temos: 
𝑛1 . 𝑠𝑒𝑛 𝜃𝑝 = 𝑛2 . 𝑐𝑜𝑠 𝜃𝑝 ∴
𝑠𝑒𝑛 𝜃𝑝
𝑐𝑜𝑠 𝜃𝑝
=
𝑛2
𝑛1
∴ tan 𝜃𝑝 =
𝑛2
1
∴ 𝐭𝐚𝐧 𝜽𝒑 = 𝒏 
 
 Determine o índice de refração do acrilico, com a respectiva incerteza. 
 
 
 Suponha que um feixe de luz que incide em uma superfície que esteja polarizada em um 
plano perpendicular a essa superfície. Nessa situação, qual é a intensidade da luz refletida 
quando o ângulo de incidência for igual ao ângulo de Brewster? 
A intensidade luminosa refletida é mínima, ou idelamente, nula. 
 
Observações Qualitativas 
 Com um polarizador na frente dos olhos, observe a luz emitida por uma lâmpada 
incandescente ou fluorescente. Em seguida, gire o polarizador em torno da direção 
perpendicular ao seu plano. Descreva o que foi observado e explique. 
Nessa situação (desde que satisfeita a angulação correta para que o fenômeno de 
polarização ocorra) o feixe refletido é completamente polarizado na direção paralela da 
superfície. Como esse feixe já vem previamente polarizado em um plano perpendicular a 
superfície, o fenômeno de reflexão atua de maneira análoga a um analisador perpendicular ao 
primeiro polarizador (nesse caso, o plano de polarização do feixe de luz incidente). Assim, 
 Agora, observe a mesma lâmpada através de dois polarizadores paralelos. Mantenha um 
deles fixo e gire o outro. Descreva o que acontece com a intensidade da luz que você 
observa e explique o que ocorre. 
Ocorre uma perda percentural de intensidade luminosa, que passa pelo segundo polarizador, 
cujos eixos de polarização diferem θ. 
 Observe, através de um polarizador, uma luz refletida por uma superfície qualquer. Gire o 
polarizador. Descreva o que acontece com a intensidade da luz que você observa e 
explique. 
Variando a angulação da placa plana de acrílico, a intensidadce da luz vai diminuíndo até 
encontrar-se o ângulo de Brewster quando o feixe refletido pelo acrilico tem intensidade 
luminosa minima, ou idealmente, desaparece. 
 
θp(55 ± 3)° 
Dado fornecido 
pelo professor: 
tan θp = 𝑛𝑎𝑐 
tan 55° = 𝑛𝑎𝑐 
nac = 1,428 
 
∆nac = (sec
2θp) . ∆θp ∴ ∆nac = (sec
255) . 3 
∆nac = 0,16 
𝐧𝐚𝐜 = (𝟏, 𝟒𝟑 ± 𝟎, 𝟏𝟔) 
Conclusão: 
Concluímos que alcançamos o objetivo: para cada monstagem do experimento, 
determinamos uma variável que de alguma forma auxilia nossa compreensão acerca do 
fenômeno e mais uma vez verifica de forma prática a veracidade das leis desenvolvidas até hoje. 
Para a primeira parte do experimento obtemoa então, a intensidade máxima luminosa que chega 
ao polarizador Imáx = ( 219,7 ± 6,9 ). No segundo momento, conseguimos encontrar o valor do 
índice de refração do acrílico nac = (1,43 ± 0,16). Vemos assim, que o valordo índice de refração 
do acrílico está condizente com os valores comerciais e, portanto, obtivemos sucesso no 
experimento. É válido comentar que apesar de termos encontrado facilmente a intensidade 
luminosa máxima, através do coeficiente angular da reta no gráfico, vemos que o gráfico não se 
adequa tão corretamente como o esperado. Verifica-se no mesmo, uma certa curvatura. 
Acredita-se que essa imprecisão da curvatura, por exemplo, possa ter influenciado para que o 
coeficiente linear (B) não tenha sido identicamente nulo. Espera-se que B seja nulo, uma vez 
que quando uma luz consegue se propagar através dos polarizadores, o fotômetro deva indicar 
intensidade luminosa nula. Atribui-se a esse fato um mau isolamento luminoso do fotômetro no 
momento da coleta, e imperfeições das películas polarizadoras, em decorrência do uso 
constante, e do degradamento com o tempo.