Polarização e lei de Malus – I = I₀cos²θ, ondas transversais em fendas, reflexão e óculos de sol
FísicaOscilações e ondasIdades 16–17
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Entre para usarUma prática virtual de polarização: a luz de uma lâmpada atravessa um polarizador e um analisador; gire o analisador e leia o luxímetro para testar a lei de Malus I = I₀cos²θ, com tabela de resultados e gráficos de I em função de θ e de cos²θ. Você pode colocar um terceiro filtro no meio ou trocar para micro-ondas com uma grade metálica. A tela Ondas em fendas mostra por que só ondas transversais se polarizam; a tela Reflexão calcula a reflexão de Fresnel, o ângulo de Brewster e o efeito dos óculos de sol polarizados.
Aula: Polarização: a luz como onda transversal, filtros polarizadores, lei de Malus, polarização por reflexão e ângulo de Brewster
O que mostra
A luz é uma onda eletromagnética transversal: seu campo elétrico oscila perpendicularmente à direção de propagação. A luz comum não é polarizada: o campo aponta em todas as direções do plano transversal. Um filtro polarizador só deixa passar a componente ao longo do seu eixo de transmissão, então reduz pela metade a intensidade da luz não polarizada. Um segundo filtro num ângulo θ deixa passar a componente E₀cosθ e, como a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude, I = I₀cos²θ (lei de Malus). Ondas longitudinais não se polarizam. A luz refletida fica parcialmente polarizada e totalmente no ângulo de Brewster, tan θB = n.
Como usar
Na aba Lei de Malus, mantenha o Polarizador P fixo, ajuste o Analisador A com o controle ou arrastando para o lado sobre o desenho e clique em Registrar em vários ângulos. Mude o Gráfico para I em função de cos²θ e leia I₀ na inclinação. Experimente Adicionar filtro central entre filtros cruzados, Luz da sala acesa ou Fonte: Micro-ondas. Na aba Ondas em fendas, mude Onda, Direção da agitação e Fenda 1. Na aba Reflexão e óculos, mude o Ângulo de incidência i e os Óculos de sol polarizados.
Parâmetros que você pode mudar
- Tela Lei de Malus, Ondas transversais e longitudinais em fendas, Polarização por reflexão, óculos de sol
- Fonte Luz (lâmpada), Micro-ondas
- Eixo do polarizador (ou emissor) P 0–180 °
- Eixo do analisador (ou receptor) A 0–360 °
- Filtro central (ou grade) colocado
- Eixo de transmissão do filtro central M 0–180 °
- Luz da sala acesa
- Onda (tela Ondas em fendas) Onda transversal numa corda, Transversal, agitada em todas as direções, Onda longitudinal numa mola
- Direção da agitação 0–180 °
- Direção da fenda 1 0–180 °
- Segunda fenda colocada
- Direção da fenda 2 0–180 °
- Superfície refletora Água (n = 1,33), Vidro (n = 1,50)
- Ângulo de incidência i 0–89 °
- Óculos de sol polarizados Sem óculos, Eixo de transmissão vertical, Girados 90° (eixo horizontal)
Perguntas para explorar
- Que leitura você espera em θ = 45° e por que o gráfico de I em função de cos²θ é uma reta?
- Por que um terceiro filtro a 45° deixa a luz passar entre dois polarizadores cruzados?
- Por que um filtro polarizador não consegue bloquear uma onda longitudinal como o som?
