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Polarización y ley de Malus – I = I₀cos²θ, ondas transversales por rendijas, reflexión y gafas de sol

FísicaOscilaciones y ondasEdades 16–17

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Una práctica virtual de polarización: la luz de una lámpara atraviesa un polarizador y un analizador; gira el analizador y lee el luxómetro para comprobar la ley de Malus I = I₀cos²θ, con tabla de resultados y gráficas de I frente a θ y frente a cos²θ. Puedes añadir un tercer filtro en medio o pasar a microondas con una rejilla metálica. La pantalla Ondas por rendijas muestra por qué solo se polarizan las ondas transversales; la pantalla Reflexión calcula la reflexión de Fresnel, el ángulo de Brewster y el efecto de las gafas de sol polarizadas.

Lección: Polarización: la luz como onda transversal, filtros polarizadores, ley de Malus, polarización por reflexión y ángulo de Brewster

Qué muestra

La luz es una onda electromagnética transversal: su campo eléctrico oscila perpendicular a la dirección de propagación. La luz ordinaria no está polarizada: el campo apunta en todas las direcciones del plano transversal. Un filtro polarizador solo deja pasar la componente a lo largo de su eje de transmisión, así que reduce a la mitad la intensidad de la luz no polarizada. Un segundo filtro a un ángulo θ deja pasar la componente E₀cosθ y, como la intensidad es proporcional al cuadrado de la amplitud, I = I₀cos²θ (ley de Malus). Las ondas longitudinales no se polarizan. La luz reflejada está parcialmente polarizada y del todo en el ángulo de Brewster, tan θB = n.

Cómo usarla

En la pestaña Ley de Malus, deja fijo el Polarizador P, ajusta el Analizador A con el control o arrastrando de lado sobre el dibujo, y pulsa Registrar en varios ángulos. Cambia la Gráfica a I frente a cos²θ y lee I₀ en la pendiente. Prueba Añadir filtro central entre filtros cruzados, Luz de sala encendida o Fuente: Microondas. En la pestaña Ondas por rendijas, cambia Onda, Dirección de agitación y Rendija 1. En la pestaña Reflexión y gafas, cambia el Ángulo de incidencia i y las Gafas de sol polarizadas.

Parámetros que puedes cambiar

  • Pantalla Ley de Malus, Ondas transversales y longitudinales por rendijas, Polarización por reflexión, gafas de sol
  • Fuente Luz (lámpara), Microondas
  • Eje del polarizador (o emisor) P 0–180 °
  • Eje del analizador (o receptor) A 0–360 °
  • Filtro central (o rejilla) colocado
  • Eje de transmisión del filtro central M 0–180 °
  • Luz de la sala encendida
  • Onda (pantalla Ondas por rendijas) Onda transversal en una cuerda, Transversal, agitada en todas direcciones, Onda longitudinal en un muelle
  • Dirección de agitación 0–180 °
  • Dirección de la rendija 1 0–180 °
  • Segunda rendija colocada
  • Dirección de la rendija 2 0–180 °
  • Superficie reflectante Agua (n = 1,33), Vidrio (n = 1,50)
  • Ángulo de incidencia i 0–89 °
  • Gafas de sol polarizadas Sin gafas, Eje de transmisión vertical, Giradas 90° (eje horizontal)

Preguntas para explorar

  1. ¿Qué lectura esperas a θ = 45° y por qué la gráfica de I frente a cos²θ es una recta?
  2. ¿Por qué un tercer filtro a 45° deja pasar luz entre dos polarizadores cruzados?
  3. ¿Por qué un filtro polarizador no puede bloquear una onda longitudinal como el sonido?

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