Luz polarizada

Análise da Luz Polarizada.
• Introducción:
Nesta introducción aclararemos o funcionamento de dous dispositivos que utilizaremos, coma son os
polarizadores e as láminas retardadoras. Un polarizador é un dispositivo que só deixa pasar a luz na que o
campo E vibra en dirección perpendicular ao seu plano de polarización, coma xa sabemos, na luz non
polarizada o campo vibra en direccións aleatorias, e en varias a vez. A luz pode estar polarizada de tres
formas: lineal, circular ou elipticamente, dependendo de se o campo descrebe co tempo unha ou outra figura.
Unha lámina retardadora o que fai é introducir un desfase nas compoñentes (x, y) do campo, este desfase
dependerá tanto da grosor da lámina coma dos índices de refracción; no noso caso unha lámina /4
introduciranos un desfase de /2 co que a luz lineal sairá elíptica e viceversa.
O dispositivo esperimental colacaremolo, coma de costume, tal e como indica o guión.
• Obxectivos:
O obxectivo principal de esta práctica é comprobar que se verifica a lei de Malus, pero aproveitaremos tamén
para determinar tanto os eixos dun polarizador coma os dunha lámina retardadora asemade das perdas por
reflexión e absorción do polarizador e a identificación dos distintos tipos de polarización.
• Lei de Malus.
A intensidade lineal transmitida por un polarizador (no noso caso cando o seu eixo está paralelo ao eixo do
anterior) é proporcional a intensidade máxima que pode transmitirse atraves deses dous polarizadores
multiplicado polo coseno cadrado do ángulo que forma o campo E co eixo do polarizador.
Para comprobar o cumprimento desta lei o que fixemos foi deixar o primeiro dos polarizadores fixo e variar o
ángulo do segundo e, como xa dixemos, cando os dous eixos estean paralelos teremos un máximo de
intensidade lumínica; tomando datos de 20 en 20 graos teremos información suficiente para calcular a
posición dos eixos do segundo polarizador, máximos lumínicos, asi como para calcular Io axustando os datos
da intensidade fronte a o coseno cadrado, onde a pendente sera a intensidade máxima.
Na taboa seguinte temos os datos acadados no laboratorio.
Ángulos(graos)
Intensidade±0,1Wati
±2°
20
0.1
40
0.3
60
0.5
80
0.7
100
0.8
120
0.7
140
0.5
160
0.2
180
0.1
200
0.1
Ángulos(graos)
Intensidade±0,1Wati
±2°
400
0.3
420
0.5
440
0.7
460
0.8
480
0.6
500
0.4
520
0.2
540
0
560
0.1
580
0.3
1
220
240
260
280
300
320
340
360
0.3
0.5
0.7
0.8
0.7
0.4
0.2
0
600
620
640
660
680
700
720
0.5
0.7
0.8
0.7
0.4
0.2
0
Para facer os cálculos correctatmente, cambiaremos os ángulos e poñeremos o ángulo 0° co primeiro máximo.
Como podemos observar na gráfica inferior os ángulos para os que é máxima a intensidade son 0 e 180,
mentres que nos que é mínima son 80 e 260, o primeiro e o eixo do polarizador e o segundo seria un teórico
eixo para o cal a intensidade é mínima, que como vemos, case coincide con unha diferencia de 90 que é o que
teóricamente teria que ser.
Nesta outra gráfica vemos o axuste dos datos co coseno cadrado, que nos da un valor da pendente (intensidade
máxima) de Io=0,800,01 microWatios (unidade na que está a intensidade), co que vemos que este resultado
correspondese co práctico, ademais a gráfica axustase ben aos datos co que podemos dicir que se cumpre a lei.
Tendo en conta isto, se dividimos a intensidade práctica que nos da para o ángulo 0 entre este Io teríanos que
dar a unidade, isto sería para un polarizador perfecto, en caso contrario darianos perdas as cuais calcularemos
a continuación.
I0/I=0,8/0,8=1
2
• Determinación dos eixos da lámina retardadora.
Colocando a lámina entre dous polarizadores cos seus eixos cruzados podemos calcular os eixos da lámina
dunha forma moi simple; xirando a lámina, cada vez que os seus eixos coincidan cos do polarizador, teremos
un mínimo. Tendo en conta os datos da taboa seguinte os eixos da lámina (según as inscripcións dos ángulos
que tiña a nosa, que non son mais que indicativos, xa que non teñen que coincidir) serán 20 e 200 un e 120 e
300 o outro, que como podemos ver distan mais ou menos 90.
°±2°
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
I±0,1Watios
0,1
0
0,1
0,2
0,2
0,1
0
0,1
0,2
0,1
0
0,1
0,2
0,2
0,1
0
0,1
0,2
0,1
3
A continuación mediremos as perdas da lámina, faremolo medindo a intensidade cun so polarizador, que
como xa sabemos, Io=2,1 microWatios e a que transmite a lámina Il=0,9 microWatios polo que:
0,9/2,1=0,43
polo que teremos un 43% de tranmisión e un 57% de perda, como vemos dista moito do que deberia ser en
caso dunha lámina ideal na que a transmisión deberia ser de 100%.
• Conclusións:
A intensidade de luz a saida dun polarizador non varía por variar o ángulo deste, xa que con iso so escolles a
orientación no espacio non a intensidade da luz; na práctica tivemos algunha que outra variación, pero nunca o
suficientemente alta como para poder tela en conta; sen dubida devido a variación da luz de fondo.
O estudo desta mesma cuestión nunha lámina retardadora levanos a mesma conclusión inda que por causas
distintas, nesta ocasión non varia debido a que o desfase introducido pola lámina non é apreciable xa que a luz
natural varía a dirección do campo tan rápidamente que esto anula os posiveis efectos deste desfase.
Se esto mesmo o facemos con luz polarizada comprovamos novamente que a intensidade non varía (ao menos
non apreciablemente), debido esta vez a que a intensidade é proporcional ao cadrado do campo eléctrico e non
ao ángulo deste cos eixos da lámina.
Se introducimos a lámina entre dous polarizadores si variara a intensidade segundo o ángulo xa que para 45 da
lámina co polarizador a luz sae circularmente polarizada polo que ainda que variemos o ángulo do analizador
non variara a intensidade, en cambio para outro ángulo da lámina co polarizador a luz esta elípticamente
polarizada, e cambiando os ángulos do analizador poderemos calculalos eixos da elipse que sera un máximo
para o semieixo maior (110) e un minimo para o menor(20) que como vemos coinciden cos calculados no
apartado anterior.Agora ben, se os eixos da lámina coinciden cos do analizador ou co polarizador cando estos
estan cruzados non teremos intensidade, como xa vimos anteriormente.
Outra forma de calcular os eixos dun polarizador e buscando o ángulo para o cal podamos anular un reflexo,
este é o ángulo de Grewster, no noso caso para o polarizador marcaba 320 e o analizador 6, ainda que estas
medidas so son utis para saber se os polarizadores estan cruzados, xa que dependen do ángulo que forme o
reflexo, a fonte e o polarizador e por tanto son so a modo indicativo.
Como conclusión final gustariame destacar que se en ningun momento fixen referencia a luz de fondo e
porque ao principio da práctica axustamos o aparato para que marcase o luxes e a intensidade da luz de fondo
non variou durante o desenrrolo da práctica.
4