Relatorio Polarização da Luz

Prévia do material em texto

Laboratório de Física Geral II
Polarização da Luz
Prof.° Dr. Alexandre Urbano
Aluno: Bruno Bordignon Paes
2016
Resumo
“A polarização da luz ocorre quando a luz natural, que antes se propagava em todos os planos, passa a se propagar em um único plano.” [3]
Desenvolvimento Teórico
	Veremos neste experimento as duas formas de polarização da luz. A primeira delas é utilizando um polarizador, que nada mais é que um filtro que permite a passagem de luz em apenas uma certa direção. Esta e obedecida pela Lei de Malus. 
“Suponha que um feixe de luz linearmente polarizada perpendicularmente sobre um polarizador de tal forma que o vetor campo elétrico (E0) da luz forma um ângulo θ com a direção de polarização do polarizador, direção do eixo z, como é mostrado na Figura 1. A componente transmitida do vetor campo elétrico é descrita pela Equação 1:
A intensidade da onda eletromagnética é dada pela Equação 2:
Figura 1 - Luz linearmente incidindo perpendicularmente em uma placa polarizadora.
Substituindo a Equação 1 na Equação 2 , chegamos que a intensidade de luz transmitida (It), está relacionada com a intensidade de luz incidente (I0) como representado na Equação 3:
E esta é conhecida como Lei de Malus.’ [1]
A segunda forma de polarizar a luz, é através da reflexão em uma lâmina.
Figura 2 - Curvas de reflexão, em função do angulo de incidência, para o vidro, para a luz com polarização paralela(\\) e perpendicular(_|_) ao plano de incidência.
“Para entender a polarização por reflexão analisemos a Figura 2, onde são mostradas as curvas de reflexão em função do ângulo de incidência, para o vidro, para luz linearmente polarizada com polarização (direção de E) perpendicular e com polarização paralela ao plano de incidência. Nessa figura vê-se que para o ângulo de incidência θB (ângulo de Brewster) a reflexão da componente paralela se anula; dessa maneira, para θ = θB, só a luz polarizada perpendicularmente ao plano de incidência é refletida, sendo assim linearmente polarizada, como mostra a Figura 3:
Figura 3 - Polarização da luz por reflexão.
Determina-se experimentalmente que quando a luz incide em ângulo de Brewster os raios refletidos e refratados são perpendiculares entre si, ou seja:
sendo θt o ângulo de refração.
	Supondo que a luz provém do meio com índice de refração n1 e incide sobre a interface com o meio de índice de refração n2 com ângulo de incidência θB tem-se que:
Substituindo a (4) em (5):
Sabendo que , e substituindo em (6) temos: 
No caso de a luz se propagar do ar para um meio de índice de refração n tem-se que:
E esta relação é conhecida como Lei de Brewster.” [1]
Procedimentos Experimentais
Verificação Experimental da Lei de Malus .
Montou-se o sistema experimental esquematizado na Figura 4, utilizando um amperímetro M ligado a um fotodetector FD, e dois polarizadores P e P’, onde P’ é fixo e P pode ser rotacionado. 
Figura 4 – Esquema experimental para verificação da Lei de Malus.
P foi regulado de forma a se obter intensidade luminosa máxima 
Girou-se P de 5o em 5o, de 0o a 90o. Para cada ângulo θ, foi tomada a leitura de corrente no amperímetro. A corrente medida é proporcional à intensidade de luz que chega ao foto detector. 
Polarização por Reflexão.
Montou-se o sistema esquematizado na Figura 5, com uma lamina plana de vidro Lm presa ao eixo central do goniômetro GN, com o fotodetector ligado ao amperímetro. 
Figura 5 – Esquema experimental para a verificação da polarização por reflexão.
O goniômetro foi girado de modo que a lamina refletisse o mínimo possível de luz, deslocando o detector para acompanhar a reflexão do laser. O ângulo e a corrente para o qual a reflexão é mínima foram medidos. 
Resultados de medidas, cálculos e análise
Lei de Malus.
A maior intensidade erificada no amperímetro foi quando o ângulo marcava 0o. Neste ângulo a intensidade da corrente I0 era de 31,2.
A Tabela 1 fornece os dados dos valores da corrente verificados experimentalmente (IV) e também os valores da corrente esperados pela Lei de Malus (IE), ambos para vários valores de .
Tabela 1 – Valores de corrente em relação a 
	A Figura 6 mostra os dados da Tabela 1 plotados em um gráfico de corrente (I) por ângulo (, tanto para a verificada quanto para a esperada pela Lei de Malus.
Figura 6 – Gráfico do comportamento das correntes verificada e esperada.
	A pequena diferença entre as curvas provavelmente se deve a erros experimentais e sistemáticos, tais como o fotodetector não estar isolado da luz ambiente, flutuações nos valores de corrente no amperímetro, entre outros.
Polarização po Reflexo.
O ângulo de reflexão mínima verificado é o ângulo é Brewster, pois o motivo da reflexão ter intensidade mínima é justamente a luz estar polarizada. Foi verificado que θB ≈ 49o, que significa que o índice de refração do vidro é 𝑛 ≈ tan 49O ≈ 1,15.
Discussão Final e Conclusões
	Neste experimento podemos verificar que considerando possíveis falhas durante a realização do mesmo, a Lei de Malus se faz experimentalmente satisfatoriamente. Nada podemos afirmar quanto a veracidade do ângulo de Brewster encontrado, dado que o índice de refração encontrado experimentalmente não é próximo aos valores tabelados para o vidro.
Referências Bibliográficas
[1].Roteiros de Laboratórios de Física Geral II B. Corrente Alternada (II) – Circuito RC Integrador, Transformador e Histerese em um Transformador. Centro de Ciências Exatas – Departamento de Física – Laboratório Integrado de Física Geral - Universidade Estadual de Londrina, 2012.
[2]. Video Aulas UNIVESP youtube.
<https://www.youtube.com/user/univesptv>.
[3] Polarização da Luz.
<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-polarizacao-luz.htm>.