Relatorio 6 - Polarização da Luz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERIAS – UFMG
Instituto de Ciências Exatas - ICEX
Experimento 06: Polarização da Luz
OBJETIVOS
· Analisar, qualitativamente, a polarização da luz emitida por diferentes fontes. 
· Verificar a Lei de Malus.
· Determinar o índice de refração do acrílico por meio de polarização por reflexão — ângulo de Brewster.
INTRODUÇÃO
A luz pode ser definida como uma onda eletromagnética onde o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético como mostra a figura abaixo:
Figura 1 – Onda eletromagnética
A polarização é uma característica de todas as ondas eletromagnéticas e pode interpretada como a filtração da oscilação do campo elétrico em direções particulares. Na luz visível há um número extremamente grande de moléculas com orientações caóticas, de modo que essa luz inclui ondas polarizadas aleatoriamente em todas as direções transversais possíveis. Por isso, diz-se que a luz visível é não polarizada.
Para realizar o fenômeno de polarização da luz visível é necessário o uso de um filtro chamado de polaróide. Esse material tem a propriedade de dicroísmo que é uma absorção seletiva na qual um dos componentes da onda é absorvido mais acentuadamente do que outro. Um filtro polaróide é capaz de transmitir mais de 80% da intensidade da luz polarizada em uma direção paralela a certo eixo do material e trasnmite menos de 1% quando a luz é polarizada em um eixo perpendicular a esse eixo do material (eixo de polarização).
MÉTODOS E RESULTADOS
Observações qualitativas 
· Com um polarizador na frente dos olhos, foi observado a luz emitida por uma lâmpada fluorescente. Em seguida, o polarizador foi girado em torno da direção perpendicular ao seu plano. O que foi observado:
O polarizador permitiu a passagem de 50% da intensidade da luz. Isto porque toda componente da luz não polarizada pode ser decomposta em uma componente vertical e uma componente horizontal.
· Depois foi observado a mesma lâmpada através de dois polarizadores paralelos. Um deles foi mantido fixo e outro foi girado. O que foi observado:
Ao adicionarmos o segundo polarizador, em uma posição qualquer, observou-se alguma intensidade da fonte. Ao girarmos o segundo polarizador até que suas moléculas ficasse perpenciculares as moléculas do primeiro polarizador foi possível notar um nível 0 de intensidade. Ao continuar girando o segundo polarizador encontramos a posição em que as moléculas dos dois filtros estão totalmente alinhadas e nesse caso a intensidade da luz foi máxima.
Lei de Malus 
Na Fig. 2, mostra a montagem feita esta segunda parte do experimento. Um feixe de luz de um laser, não-polarizado, passou através de dois polarizadores e, em seguida, incidiu em um fotômetro.
Inicialmente, ajustou-se o ângulo entre os eixos dos polarizadores de forma que a intensidade da luz transmitida fosse máxima. Em seguida, mantendo um polarizador fixo, girou-se o outro e foi medida a intensidade I da luz em função do ângulo entre os polarizadores. Por meio de uma análise gráfica das variáveis I e 𝜽 , verificou-se se os resultados estavam de acordo com a Lei de Malus. 
O gráfico nos dá o resultado da intensidade da luz polarizada em nível teórico e o resultado foi: (I= 227,5 +/- 13,12 arb). No entanto, na tabela de dados experimentais abaixo, percebemos que a intensidade máxima da luz polarizada seria de: (I = 235 arb +/- 7,05) 
Os valores das intensidades estão relativamente próximos, o que traz certa confiabilidade aos dados apesar dos possíveis erros humanos ou erros relacionados a problemas no equipamento.
	Ângulo 𝜽
	Intensidade (I)
	0
	235
	10
	220
	20
	182
	30
	141
	40
	104
	50
	63
	60
	33
	70
	15,7
	80
	5,6
	90
	0
Tabela 1 – Dados experimentais
Polarização por reflexão 
Na Fig. 3 está mostrado um feixe de laser que, após atravessar um polarizador, incide sobre uma placa de acrílico. Esta placa foi girada em torno de um eixo paralelo à sua superfície. Com um transferidor pode-se medir o ângulo entre o feixe e a placa. 
Foi montado o laser, o polarizador e o transferidor com a placa de acrílico, como mostrado na Fig. 3. Posicionou-se o polarizador, de forma que o feixe, do laser, após passar por ele, estava polarizado verticalmente. Observou-se a luz refletida pela placa de acrílico sobre a base de apoio dos componentes da montagem. Em seguida, girou-se, lentamente, a placa de acrílico até o ângulo em que a luz refletida desapareceu. Nessa situação, o ângulo de incidência é igual ao Ângulo de Brewster. Esse ângulo foi medido e, a partir dele, determinou-se o índice de refração do acrílico, com a respectiva incerteza.
Tan 𝜽i = n
Tan 55º = 1,42
Incerteza:
n = (1,42 +/- 9,11)
Com base na Lei de Snell, demonstre que, quando um feixe de luz, propagando-se no ar, incide sobre a superfície de um material que tem índice de refração n, o ângulo de Brewster é dado por np tan . 
Lei de Snell: 
Como 1 e 2 são complementares, 1 + 2 +90º = 180º
	
Logo, n2 = tg 
Suponha que um feixe de luz que incide em uma superfície esteja polarizado 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?
Quando um feixe de luz polarizado é incidido perpendicularmente sobre uma superficie qualquer, ele fica paralelo a compoonente da superfície, o que resulta em um incidência nula.
CONCLUSÃO
O experimento permitiu observar o fenômeno de polarização da luz usando uma lâmpada fluorescente comum (não polarizada) e polaróides e como podemos manipular o vetor campo elétrico em direções particulares.
Na parte quantitativa do experimento, apesar de não apresentar resultados iguais, - dados teóricos e experimentais, foi possível obter dados confiáveis e confirmar a veracidade da lei de Malus. O gráfico construído obedeceu corretamente ao que a expressão matemática diz. Quando o ângulo entre os polarizadores é de 90° a luz que passa é mínima e quando é de 0º a intensidade é máxima.
Ou seja, se as moléculas dos polarizadores estão perpendiculares entre si, nenhum onda transversal da luz consegue passar. Mas, se essas moléculas estão perfeitamente alinhadas aí sim a intensidade da luz aparece e de forma máxima. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
01. HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 2, volume 1, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. CHAVES, Alaor. FÍSICA BÁSICA: Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2012