Objetivos Introducir al estudiante al fenómeno de polarización de la luz. Obtener luz polarizada. Realizar la comprobación experimental de la ley de Malus. Introducción teórica Un haz de luz natural está comprendido por una gran cantidad de ondas luminosas, cada una de las cuales con su vector de campo eléctrico vibrando en una dirección determinada. Se define la dirección de polarización polarizaci ón de cada una de estas ondas individuales, como la dirección en la cual vibra su vector campo eléctrico. Todas estas direcciones están comprendidas en un plano perpendicular a la dirección de propagación del haz luminoso, y como todas las direcciones en este plano son posibles, el haz de luz resultante de la superposición de todas las ondas componentes, no está polarizado. Un haz de luz se dice que está linealmente polarizado, si su vector de campo eléctrico, resultante de la suma de todas t odas sus ondas componentes, vibra siempre en una misma dirección. En estas condiciones, el plano formado por la direcci ón de vibración del vector campo eléctrico y la dirección de propagación del haz luminoso se denomina plano de polarización de la luz. La luz linealmente polarizada puede producirse haciendo pasar luz natural a través de polarizadores, que son ciertos materiales que transmiten las ondas luminosas cuyos vectores de campo eléctrico vibran en una determinada dirección (dirección de transmisión) y absorben todas las demás. La ley de Malus establece que, cuando luz linealmente polarizada incide en un polarizador se verifica que la l a intensidad de la luz linealmente polarizada a la salida sa lida del polarizador es:
I = I0 Cos2 θ Donde I0 es la intensidad luminosa de la luz linealmente polarizada incidente en el polarizador y θ es el ángulo entre el plano de polarización de la luz incidente y la dirección de transmisión del polarizador.
Objetivos.-
Verificar que la intensidad de la luz transmitida a través de dos polarizadores, depende del cuadrado del coseno del ángulo formado formado por los ejes de los dos polarizadores. Calibración de un sensor de luz. Uso de un fotómetro. Errores en funciones trigonométricas. Linealización. Teoría.-
Un polarizador es un dispositivo que solo deja pasar la luz que vibra en un plano determinado. Este plano constituye el "eje" de polarización. La luz no polarizada vibra en todos los planos, de este modo si esta luz pasa por un polarizador "ideal", solo la mitad de ella es transmitida. ( Dado que no existen polarizadores ideales, menos de la mitad de la luz es transmitida en la práctica ). La luz transmitida es polarizada en un plano, si se la hace incidir sobre un segundo polarizador cuyo eje es perpendicular al primero, no se transmite luz a través del segundo polarizador. Ver figura inferior.
luz polariza
luz
no pasa
polarizado
polarizado
Sin embargo, si el segundo polarizador está orientado en un ángulo tal que no sea perpendicular al primero, habrá una componente del campo eléctrico de la luz polarizada que se oriente en la misma dirección que tiene el eje del segundo polarizador ; así algo de luz se transmitirá a través del segundo polarizador. Ver figura inferior.
luz polariza
luz
pasa polariza
I polarizador 1
0
polarizador 2 I = I0 cos
2
La componente E corresponde al campo eléctrico polarizado de la luz que se transmite, y E0 es el campo eléctrico polarizado inicialmente, entonces por Trigonometría : E = E0 · cos
Ya que la intensidad de la luz varía en función del cuadrado del campo eléctrico, la intensidad de la luz transmitida está dada por:
I = I0 · cos 2
en que I es la intensidad de la luz incidente y es el ángulo entre el eje de polarización I0 es la intensidad inicial, sin de la luz incidente y el eje del polarizador 2. polarizadores o con ellos en 0º. Note que si = 0 , entonces cos2 ( 0 ) = 1, entonces la intensidad transmitida es igual a la intensidad incidente de la luz polarizada. Si = 90º , entonces cos2 ( 90 ) = 0 , y no hay luz transmitida.
