Física 3 “ESTUDIO
DE LA POLARIZACIÓN DE LAS MIC MICROO ROONDAS”
Alumnos
:Mauricio Nova Duran
Profesor
: Evelyn Riveros
Fecha Entrega
: 30/05/12
Ayudante
:
Física 3
Objetivos
- Estudiar el fenómeno de polarización en un haz de luz, microondas y como un polarizador puede alterar la polarización generada por una fuente de radiación. Planificación
Las ondas electromagnéticas como la luz o las microondas tienen como característica principal la vibración de los campos eléctrico E y magnético B. Estos campos son transversales entre sí y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación. La velocidad de propagación de una onda electromagnética coincide con la velocidad de la luz y es de C=3x10 8(m/s) (Hecht). Un haz de luz está compuesto por numerosas ondas emitidas por átomos o moléculas de la fuente luminosa. Cada átomo produce una onda con su propia orientación de E que corresponde a la dirección de la vibración atómica. Decimos que una onda electromagnética no está polarizada cuando está compuesta por las superposiciones de de ondas producidas por diferentes fuentes atómicas individuales y para un instante de tiempo hay solo un campo eléctrico resultante, de igual modo podemos decir que una onda está polarizada linealmente o simplemente polarizada cuando el campo E vibra en la misma dirección todo el tiempo. La forma mas simple de polarizar una onda de luz es utilizar un material que transmite ondas cuyos vectores de campo eléctrico vibran en un plano determinado y absorbe ondas cuyos vectores de campo eléctrico vibran en otras direcciones. Cuando un haz de luz no polarizada se hace incidir sobre una lámina polarizada con un eje de polarización vertical, llamada polarizador, la luz que pasa a través de está lámina se polariza en la dirección del eje de polarización. Si colocamos una segunda lamina polarizada que llamamos analizador, está intercepta al haz de luz que pasa de la primera lamina en función del ángulo que se coloque al eje de polarización con relación al eje de polarización de la primera lamina. La intensidad transmitida tiene su máximo cuando los ejes de 2
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polarización son paralelos y cero cuando los ejes son perpendiculares "Ley de Malus". Materiales a emplear en polarización de un haz de luz E ui o necesario Laminas olarizadora Sensor de luz Sensor de movimiento an ular Cables
Cant. 2 1 1 1
Otros Riel de monta e Base ara laminas Fuente de luz
Procedimiento Parte 1:
1.- Verifique el montaje de los elementos y pruebe con la mano que el segundo polarizador está conectado al sensor de rotación por un anillo elástico como se ve en la figura.
2.- Realice un registro de la intensidad de la luz girando manualmente la segunda lámina polarizadora en un gráfico Intensidad vs ángulo de giro. Configuración del ordenador 1. Conecte
el interfaz al ordenador y luego encienda el interfaz. 2. Encienda el computador. 3. Active el programa Data Studio y verifique que la interfaz sea detectada.
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Cant. 1 2 1
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de la tabla de sensores el Sensor de luz y el Sensor de movimiento rotacional. 5. Calibre los sensores según las indicaciones entregadas en la parte de calibración. 6. Configure dos gráficos para registro de información (Intensidad en eje vertical). 7. Asignar posición angular al eje de la abscisa. 8. Configure las siguientes ecuaciones, una en cada gráfico, (y = z*cos(x) y y = z*cos 2(x)) 9. Defina las variables z = intensidad de la luz, x = posición angular, en el menú de ecuaciones, y acepte. 10. Si en cada gráfico principal aparece un segundo gráfico en la parte inferior, asigne la posición angular al eje de la abscisa del segundo gráfico y de este modo debe quedar un gráfico que contengo dos curvas. 11. Ajustar la lámina receptora del sensor de luz con apertura de 10%. Calibrado de sensores
NOTA: Calibre el sensor de movimiento rotacional bajo las siguientes condiciones: Frecuencia de muestra 5 Hz, medida de lectura "posición angular canales 1 y 2 (rad)" y resolución de 360 Divisiones/vuelta. - El sensor de luz calíbrelo para tomar lecturas de intensidad luminosa, ganancia 1 (en la parte superior del sensor). Recogida de Datos 1.
Presione la opción INICIO para tomar la información requerida. 2. Gire manualmente el segundo polarizador (analizador) desde 0 a π, relaciónelo en la gráfica. 3. Presione la opción DETENER. 4. Si desea repetir el proceso elimine los datos tomados en la opción Experimento del menú de herramientas y repita el proceso.
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Etapa Experimental y Conclusiones
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Como el gráfico 1 (Intensidad luminosa-canal A vs Posición angularcanales 1 y 2), es igual al gráfico 3 (y2 vs Posición angular-canales 1 y 2) deducimos que estamos midiendo intensidad. Parte 2: Polarización de Microondas.
En el caso de la radiación de microondas puede tener diferentes características dependiendo de la fuente que las genera y de la frecuencia de éstas. En este trabajo la generación de microondas es llevada a cabo por un diodo, de tal manera que el vector de campo eléctrico E esta orientado a lo largo del eje del diodo (Fig. 7-1 y 7-2).
Esta radiación puede ser captada por una antena receptora similar a la de la fuente. De esta manera, si el eje del diodo detector forma un ángulo 90º con el del transmisor, el Receptor "captara" solo la componente del campo eléctrico a lo largo de su eje. (Fig. 7-3).
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Procedimiento
1. Arme el sistema de se muestra en la figura con el receptor y el transmisor de microondas en 0°. 2. Anote los valores de recepción cuando el polarizador este alineado a 0°, 25°, 45°, 75° y 90° respecto a la horizontal. Complete la tabla 7-2. 3. Retire el Polarizador y gire el Receptor a 90 en relación al transmisor. Anote el valor de medición. Ubique nuevamente el Polarizador en las direcciones vertical, horizontal y a 45° grados y anote los valores de recepción. Complete la Tabla 7-3. Angle of Slits Sin Polarizador Horizontal Vertical 45°
Meter Reading M
0 0 0 0.3
Análisis de Datos
1. Compare los gráficos que se obtuvieron en polarización. 1) Int. vs posición angular, 2) Int. * Cosθ vs posición angular, 3) lnt.* Cos 2 θ vs posición angular. 2- Si el Receptor mide el campo eléctrico (1) y (2) serán similares. Si en cambio mide la intensidad de la onda electromagnética, serán similares los resultados (1) y (3). 3.- Determinee que es lo que mide el Receptor utilizado.
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4.- Basándose en los resultados de la parte de microondas, explique como el polarizador afecta las microondas incidentes. 5.- Explique les resultados de la tabla 7-3. Conclusiones
2- Si el Receptor mide el campo eléctrico (1) y (2) serán similares. Si en cambio mide la intensidad de la onda electromagnética, serán similares los resultados (1) y (3). Según los graficos (1) y (3) son similares, por lo tanto (1) y (2) no se relacionan.
3.- Determinee que es lo que mide el Receptor utilizado. Mide la intensidad de corriente (mA) de radiación de microondas generadas por el diodo ubicado en el transmisor.
4.- Basándose en los resultados de la parte de microondas, explique como el polarizador afecta las microondas incidentes. Tanto la variación del ángulo del polarizador(con el receptor en 0) produce el mismo efecto en la onda incidente.
5.- Explique les resultados de la tabla 7-3. Se vario el ángulo a 90º del receptor y además resume las tablas 2 anteriores.
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