Experiencia-13-Luz-plano-polarizada

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
QMC5123 – FÍSICA EXPERIMENTAL II
 PROF. PAULO RIBEIRO
EXP. 13 – LUZ PLANO POLARIZADA
Marília Cavenaghi
Paola Crocomo
Willian Demos
Florianópolis, 28 de abril de 2015.
1. INTRODUÇÃO
Uma onda eletromagnética é formada por campos elétricos e magnéticos que variam no tempo e no espaço, perpendicularmente um ao outro. A direção de polarização de uma onda eletromagnética é definida como a direção do campo elétrico dessa mesma onda. Há vários processos para produzir ondas de luz polarizadas a partir de luz não-polarizada. Dois desses processos são: Polarização por absorção seletiva e Polarização por reflexão.
Polarização por absorção seletiva: Neste processo se utiliza um polarizador (dispositivo usado para produzir luz polarizada) que consiste em uma placa feita com um material que só deixa passar as componentes de campo elétrico da luz que estão em uma determinada direção. Um desses materiais, o polaróide, é constituído de longas cadeias de moléculas orientadas em uma direção. Essas cadeias são boas condutoras elétricas e absorvem luz incidente, cujo campo elétrico é paralelo a elas e transmite luz cujo campo elétrico é perpendicular. 
Polarização por reflexão: Quando a luz não-polarizada incide na interface que separa dois meios, a luz refletida, na mesma interface, pode ser parcial ou completamente, polarizada, dependendo do ângulo de incidência e da relação entre os índices de refração dos meios . Utilizando-se as equações de Maxwell, pode-se mostrar que, quando o ângulo entre os feixes refletido e refratado é de 90º, o feixe refletido é completamente polarizado na direção paralela à superfície.
2. RESULTADOS
PRIMEIRA PARTE – Lei de Malus
Tabela I - Medidas
	
	Θ (graus)
	I (μA)
	cos Θ
	cos2 Θ
	1
	10,0
	98,5
	0,984
	0,909
	2
	30,0
	85
	0,800
	0,75
	3
	50,0
	60
	0,642
	0,413
	4
	70,0
	26
	0,342
	0,116
	5
	90,0
	6
	0
	0
IM = 25 μA
Tabela II – Medidas
	
	Θ (graus)
	I (μA)
	sen 2Θ
	sen2 2Θ
	1
	10,0
	11
	0,34
	0,12
	2
	20,0
	18
	0,64
	0,41
	3
	30,0
	26
	0,86
	0,75
	4
	40,0
	31
	0,98
	0,97
	5
	45,0
	32
	1
	1
I0 = 8 μA
IM = 25 μA
Ângulo de polarização ΘP = 55 º
Ângulo limite ΘL = 45 º
3. QUESTIONÁRIO
1) a) 
Gráfico 1. I versus cos2 Θ.
b) Através da regressão linear com os dados da Tabela I, foi realizado o cálculo dos coeficientes linear e angular:
Ax = 98,35
B = 12,05
A equação de Malus experimental é: I = 98,35.cos2 Θ.
Tem-se que a equação de Malus assume a forma: I = IM.cos2 Θ, portanto, a equação de Malus experimental não possui coeficiente linear (A = 0).
c) A equação (2) possui a forma: I = IM.cos2 Θ.
O coeficiente angular (IM) representa a intensidade da luz transmitida pelo polarizador, o qual está relacionado pela intensidade (I) da luz transmitida pelo analisador. Como o coeficiente linear não existe na equação de Malus, esta não possui significado físico.
2) 
Considerando que I = 0,75.IM, tem-se:
I = IM.cos2 Θ 
0,75.IM = IM.cos2 Θ
0,75 = cos2 Θ
cos Θ = 0,86 
Θ = 30,0 º
3) a) 
Gráfico 2. I versus sen2 2Θ.
b) Através da regressão linear dos dados da Tabela II, foi realizado o cálculo dos coeficientes linear e angular:
Ax = 23,66 = IM /4
B = 8,21 
A equação que rege é: I = IM/4.sen2 2Θ, não possuindo coeficiente linear (B = 0).
Tem-se que a equação é da forma: I = 23,66.sen2 2Θ.
c) A equação (5) possui a forma: I = IM / 4.sen2 2Θ
O coeficiente angular corresponde ao valor de B = IM / 4, ou seja, representa um quarto da intensidade máxima da luz transmitida pelo polarizador.
A equação (5) não possui coeficiente linear, ou seja, B = 0. 
4) a) 
b) Incidindo um feixe de luz em um prisma semi-circular, foi ajustado o raio refletido e o refratado de tal forma que obedecessem a lei de Brewster, ou seja, o ângulo entre o raio refratado e refletido deve ser igual a 90. Verificou-se então através de um polaróide e um anteparo translúcido que a direção de polarização do raio refletido era vertical e visualizado diretamente no disco o ângulo entre a normal do semi-círculo e o raio refletido.
5) a) 
tg ΘP = = η2 / η1
tg 55 º.η1 = η2 
η2 = 1,42
b) 
sen L = 1/ η2
sen 45 º = 1/η2
η2 = 1/ sen 45 º = 1,41
4. CONCLUSÃO
Através desta prática, foi possível o estudo de dependência de intensidade da luz plano-polarizada em função do ângulo relativo entre o polarizador e o analisador.
Pela lei de Malus, obteve-se a equação experimental I = 98,35.cos2 Θ, com ajuste de correlação linear igual a 0,976.
Pela lei de Brewster, obteve-se a equação experimental I = 23,66.sen2 2Θ, com ajuste de correlação linear igual a 0,999.
Foram determinados os valores de ângulo limite e de polarização, sendo 45 º e 55 º, respectivamente.