Notas de Aula 6 - Polarização da Luz

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Notas de Aula:
 
Aula 6- Polarização da Luz 02 
 
6.1 POLARIZAÇÂO DA LUZ 
 
Uma onda eletromagnética, como já foi dito possue campo elétrico 
perpendicular à direção de propagação da onda, em todos os sentidos: 
 
Figura 1. Esquema de propagação de uma onda eletromagnética sem polarização. 
Quando o campo elétrico da onda se propaga apenas em uma direção 
dizemos que ela esta polarizada. 
 
Notas de Aula:
 
Figura 2. Esquema de polarização da luz por absorção. 
 
Polarização por absorção: Alguns cristais naturais possuem uma 
organização atômica orientada numa única direção, fato este que permite a 
absorção de parte do campo elétrico da onda numa determinada direção como 
ilustrado na figura 2 e 3. A onda ao passar pelo material com seus átomos 
orientados, tem seu campo elétrico absorvido na direção de orientação do 
material e deixa passar as onda cuja orientação é perpendicular ao material 
como ilustrado na figura 3. 
 
 
Figura 3. Esquema de polarização da luz por absorção. 
A primeira descoberta desse fenômeno foi feita por Edwin Land que 
conseguiu reproduzir essa característica numa lente chamada até hoje de 
Polaróide. 
Se montarmos um esquema como da figura 2, onde temos a luz não 
polarizada passando por um polarizador e depois por um segundo polarizador. 
A Luz ao passar pelo primeiro polaroide, teremos uma absorção média de 50% 
da intensidade, ou seja, 
𝐼1 =
1
2
𝐼0 (6.1) 
Esta, portanto sairá polarizada do primeiro polaroide com intensidade igual a 
metade da original. Ao passar pela segunda polaroide, sofrerá uma redução de sua 
intensidade proporcional ao quadrado do cosseno do ângulo formado por entre as duas 
polaroides, ou seja, 
𝐼2 = 𝐼1𝑐𝑜𝑠
2𝜃 (6.2) 
Esta relação é chamada Lei de Malus e se aplica a quaisquer dois elementos 
polarizadores cujos eixos de transmissão fazem um ângulo entre si. 
Notas de Aula:
 
Exercícios Resolvidos 
6.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Notas de Aula:
 
Polarização por reflexão: Quando a luz não polarizada é refletida em 
uma superfície plana separando dois meios transparentes, tal como ar e vidro ou 
ar e água, a luz refletida é parcialmente polarizada. O grau de polarização 
depende do ângulo de incidência e da razão entre as velocidades da onda nos 
meios. Para um ângulo onde a luz refletida é totalmente polarizada, é chamado 
de ângulo de polarização θp. O campo elétrico da luz refletida é linearmente 
polarizada com seu campo elétrico perpendicular ao plano de incidência. 
 
Figura 4. Esquema de polarização por reflexão. 
 
O ângulo de polarização total pode ser encontrado por: 
𝑡𝑔 𝜃𝑝 =
𝑛2
𝑛1
 (6.3) 
 
Polarização por espalhamento: O fenômeno da absorção e irradiação é 
chamado de espalhamento. O espalhamento pode ser demonstrado passando 
um feixe de luz através de um recipiente contendo água, sal e uma pequena 
quantidade de leite em pó. As partículas de leite espalham a luz tornando o feixe 
visível. Efeito familiar acontece com os raios de luz no ar, que tendem a espalhar 
comprimentos de onda mais curtos mais do que longos, conferindo assim a 
coloração azul do céu. 
Notas de Aula:
 
 
Figura 6. Esquema de polarização por espalhamento. 
 
A luz não polarizada incidindo num meio na direção z, é espalhado no 
plano x,y adquirindo polarização perpendicular a cada um dos eixos como 
mostrado na figura 6. 
 
Polarização por birrefringência: A polarização por birrefringência ocorre 
quando uma onda eletromagnética passa por um material translúcido e seu 
caminho é dividido em dois, o primeiro é o raio ordinário, já que já era esperado 
devido a refração, porém o segundo caminho é o raio extraordinário, já que não 
era esperado pela refração. 
 
Figura 6. Esquema de polarização por birrefringência. 
Isso ocorre porque dentro do material as moléculas têm diferentes índices 
de refração dependendo da direção no qual a onda plana atravessa o material. 
Essa situação pode ser ilustrada, imaginando que as moléculas do cristal se 
organizam como esferas presas uma nas outras por “molas“ em cada eixo de 
coordenadas, porém as molas no eixo Y têm a constante “k“ diferentes das 
outras, isso leva a elas vibrarem com uma frequência numa direção, e outra 
frequência em outra direção. Essa diferença na frequência de oscilação provoca 
uma diferença na velocidade com que a luz, ou outras frequências do espectro 
eletromagnético, se propagam, dependendo da direção que oscila a onda 
Notas de Aula:
 
eletromagnética incidente. A situação descrita pode ser visualizada na figura a 
baixo: 
 
Figura 7. Esquema ilustrando a birrefringência ao nível molecular. 
 
Exercícios Resolvidos 
6.2 
 
 
 
Notas de Aula:
 
Exercícios de Fixação: 
6.3 
 
 
 
 
 
 
 
Notas de Aula:
 
6.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Notas de Aula:
 
6.5 
 
 
 
6.6 
 
Notas de Aula:
 
 
 
 
Bibliografia: 
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros: mecânica, oscilações e ondas, 
termodinâmica. Vol. 2, 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. ISBN: 9788521614623. 
 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física - mecânica. Vol. 4, 8ª ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2009. ISBN: 9788521616054.