Laboratorio de Óptica
Práctica 07: Ley de Malus
Vania Saiasi Aguilar Flores1, Luis Felipe López Ávila1, Luis Rodrigo Ramos Méndez1 y Alejandro Vásquez Reyes1 1
Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Óptica, Km. 103 Carretera Tijuana-Ensenada Baja California México C.P. 22860
[email protected] Resumen
De manera experimental se verificó la ley de Malus, esta ley rige la transmisión de un haz al ser polarizado linealmente. Se montaron 3 experimentos, en el primero se hizo pasar luz no polarizada por un polarizador lineal y se midió la intensidad de la luz saliente; se encontró que la intensidad no varia en este caso ya que la intensidad solo varia cuando la luz que pasa por el polarizador ya esta polarizada. En el segundo caso, se utilizó un láser y se hizo pasar por un polarizador, la intensidad si cumplió con la ley de Malus ya que la luz del láser ya esta polarizada. Por último, a la luz no polarizada se hizo pasar por dos polarizadores, con lo cual se acabó con el problema del primer caso y la intensidad de la luz si varió. Palabras clave: Polarizador
lineal, ley de Malus, luz no polarizada.
Introducción
Un polarizador lineal está formado por un material que únicamente permite el paso de luz cuyo campo eléctrico vibre paralelamente a una dirección dirección determinada, conocida como eje de transmisión del polarizador. La ley de Malus expresa cuantitativamente la relación entre la intensidad I0 de la luz incidente, el ángulo ! que su plano de vibración forma con el eje de transmisión y la intensidad I de la luz transmitida: !
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Por eso, si sobre un polarizador lineal lineal se hace incidir luz linealmente polarizada, la intensidad de la radiación que lo atraviesa irá disminuyendo progresivamente a medida que el ángulo ! vaya aumentando. Objetivos
1.- Comprender el concepto de polarización de ondas. 2.- Demostrar la ley de Malus.
Laboratorio de Óptica Materiales y métodos
Se realizaron dos experimentos en total para observar el comportamiento de la intensidad de dos diferentes fuentes luminosas al pasar por uno o varios polarizadores. Los materiales utilizados en este experimento fueron: •
Fuente de luz (OS-8470, Pasco) .
•
Laser (OS-8525A, Pasco).
•
Fotómetro.
•
Polarizadores (OS-8473, Pasco).
•
Banco óptico.
•
Placa retardadora.
Experimento 1: Se
monto sobre el riel la fuente de luz y se midió la intensidad de la fuente
con el fotómetro. Después de medir la intensidad se colocó un polarizador lineal entre la fuente y el fotómetro y se tomaron mediciones de la intensidad de la fuente a diferentes ángulos de polarizador (de diez en diez). Posteriormente se coloco un segundo polarizador lineal detrás del primero. Este segundo polarizador se mantuvo fijo mientras que el primero se rotaba y se tomaron mediciones de la intensidad cada diez grados. Experimento 2: Como
fuente luminosa se utilizó un diodo laser en vez de la fuente de luz.
El diodo laser se colocó sobre el riel y se midió la intensidad. Después de obtener la intensidad se colocó un polarizador lineal entre el laser y el fotómetro. Para ver el comportamiento de la intensidad, se giro el polarizador trecientos sesenta grados, y cada diez grados se midió la intensidad luminosa. Tras completar las mediciones anteriores se coloco un segundo polarizador detrás del primero. Con esta configuración se realizaron las mediciones anteriores mientras el segundo polarizador se mantuvo fijo.
Figura 1. Modelo
experimental.
Laboratorio de Óptica Resultados y Discusión Intensidad Lux
1.5
1.0
0.5
Rad 1
Figura 2. Gráfica
2
3
4
5
6
de intensidad contra ángulo de polarización de una fuente luminosa no polarizada al atravesar por un polarizador lineal.
Cuando la luz no polarizada atraviesa un polarizador lineal, esta luz se polariza pero no cambia en intensidad, es decir, la intensidad es constante. La ley de Malus no aplica en este caso ya que, esta ley solo aplica a luz polarizada pasando por un polarizador. Intensidad Lux
100
80
60
40
20
Rad 1
2
3
4
5
6
Figura 2. Gráfica de intensidad contra ángulo de polarización de un láser al atravesar un
polarizador lineal.
El luz del láser esta polarizado, por lo cual la intensidad del láser al pasar por el polarizador lineal varió como una función cosenoidal como se observa en la gráfica anterior, y esta variación obedece con la ley de Malus.
Laboratorio de Óptica Intensidad Lux
1.5
1.0
0.5
Rad 1
Figura 3. Gráfica
2
3
4
5
6
de intensidad contra ángulo de polarización de una fuente luminosa no polarizada al atravesar por dos polarizadores lineales.
La luz no polarizada atraviesa el primer polarizador lineal, por lo cuál la luz que sale ya está polarizada, al pasar por el segundo polarizador se cumple la ley de Malus y la intensidad varia. La curva experimental se ajustó muy bien a un coseno cuadrado con amplitud de 1.7, la cual es la intensidad inicial, antes de pasar por el segundo polarizador. En los dos casos anteriores, el coseno completa dos ciclos en los 360 grados, es decir, tiene tres máximos y dos mínimos. Conclusión
La ley de Malus se cumple para el haz de luz del laser, se encontró experimentalmente, que efectivamente la intensidad varía con el ángulo de una forma cosenoidal como se indica en la ley. Esto se debe a que la luz del laser esta polarizada. Esta ley también se cumple para cuando se tienen dos polarizadores y una fuente de luz no polarizada, ya que cuando la luz sale del primer polarizador, esta luz se polariza. Esto no se puede decir de la fuente de luz no polarizada con un solo polarizador, ya que la ley de Malus solo se aplica para rayos polarizados linealmente. Referencias
[1] Resnick R., Halliday D. Krane K.S. Física Vol. 2 Grupo editorial Patria 5a. edición México 2007 [2] Hetch, Eugene, Óptica, Pearson Education, 3ra edición, España 2000.
