Relatório 2 Física IV

Relatório 2 Física IV

Angrigo Neves Bruna Boneberg

Novo Hamburgo, maio de 2013

1. OBJETIVO

Demonstrar o fenômeno da polarização de ondas eletromagnéticas, através da utilização de filtros polarizadores.

2. INTRODUÇÃO 2.1 Ondas Eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas estão presentes no nosso dia a dia. Por meio destas ondas, informações do mundo são recebidas (tv, Internet, telefonia, rádio, etc). Tais ondas também estão presentes na luz, microondas e demais radiações eletromagnéticas.

Uma onda eletromagnética é formada pela interação de dois campos, um elétrico

(E) e outro magnético (B), que são perpendiculares entre si. O produto vetorial E x B aponta no sentido de propagação da onda e os campos variam senoidalmente, conforme mostra a figura 1.

Fig. 1 – Espectro de onda eletromagnética

Apesar de contemplar uma vasta gama de comprimentos de onda, variando de 10-15 até 107m, apenas uma pequena parte do espectro eletromagnético é visível ao olho humano. A faixa visível do espectro eletromagnético é delimitada junto ao maior comprimento de onda oticamente estimulante, da ordem de 750nm - percebida como vermelha – até a faixa de menor comprimento de onda, da ordem de 400nm - entendida como violeta.

Fig. 2 – Espectro eletromagnético, com destaque para o espectro visível

2.2 Polarização da luz

A luz é uma onda transversal. Isso significa que enquanto a luz se propaga em uma dada direção, ocorrem vibrações perpendiculares a essa direção, formadas por campos elétricos e magnéticos oscilantes.

Acontece, porém, que existem muitas direções perpendiculares possíveis a uma dada direção de propagação. Esse fato está representado na figura 3 a seguir, na qual um raio de luz se propaga em uma direção horizontal e várias vibrações ocorrem em direções transversais. As vibrações, representadas por setas duplas, mostram o campo elétrico associado às ondas de luz.

Fig. 3 – Vibrações perpendiculares da luz

Com a ajuda de instrumentos óticos conhecidos como polarizadores é possível converter um feixe de luz não polarizado em num feixe de luz com qualquer polarização. Os polarizadores absorvem todas as vibrações transversais com exceção daquelas que se realizam em uma dada direção. A figura 4 ilustra esse fenômeno.

Fig. 4 – Polarização da luz

Se colocarmos um segundo filtro polarizador a seguir ao primeiro, e os planos de polarização dos dois filtros coincidirem, a luz atravessará os dois filtros, ficando polarizada nesse plano. Mas se os planos dos dois filtros forem perpendiculares, nenhuma parte da luz polarizada pelo primeiro filtro conseguirá passar através do segundo (não se conseguirá ver nenhuma imagem através dos filtros). Na figura 5 a seguir, os filtros na parte de cima da página estão com seus planos de polarização coincidentes, permitindo a passagem de luz. Já os filtros na parte de baixo da página se encontram defasados em 90°, o que bloqueia totalmente a passgem da luz.

Fig. 5 – Aplicação de filtros polarizadores

3. EXPERIMENTO

Para a realização do experimento foram utilizados os seguintes equipamentos: • Suporte metálico;

• Chapa metálica com uma fenda retangular;

• Um pedaço de corda;

• Dois filtros polarizadores com 1000fendas/m.

A primeira parte do experimento consistiu na utilização de uma corda para a demonstração do fenômeno da polarização. Uma extremidade da corda foi presa em um ponto fixo, enquanto a outra extremidade foi passada a través da chapa com fenda, conforme a figura 6. Foram realizados movimentos circulares e ondulatórios na extremidade livre da corda, e observado seu comportamento antes e após a fenda.

Fig. 6 – Experimento com corda

Na segunda etapa do experimento, foi observado o comportamento da luz ao passar através de um conjunto de dois filtros polarizadores, sendo que o primeiro filtro é mantido fixo, enquanto o segundo tem sua posição alternada entre 0 e 90º em relação ao plano de polarização do filtro fixo. A figura 7 ilustra a realização do experimento.

Fig. 7 – Montagem do experimento

4. RESULTADOS

No experimento com a corda, verificou-se que independentemente do movimento realizado na extremidade livre da corda, o movimento após a fenda era sempre ondulatório.

Já no experimento com os filtros polarizadores, verificou-se que ao alinhar os planos de polarização dos filtros fixo e móvel, a luz passava através dos dois filtros, chegando até o observador. Já ao rotacionar o polarizador móvel em 90º, verificou-se que a passagem de luz era bloqueada.

Tal fato ocorre porque o filtro fixo polariza a luz em apenas um plano, de modo que a luz só atravessará o segundo filtro se esse estiver com o plano de polarização alinhado com o do primeiro filtro.

5. CONCLUSÃO

Os experimentos ajudaram a compreender melhor a natureza ondulatória da luz, permitindo visualizar os efeitos desse tipo de comportamento.

6. BIBLIOGRAFIA

Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. – Fundamentos de Física, volume 4, 8ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

Instituto de Química – UNESP: Acesso em 24/05/2013. http://www.proenc.iq.unesp.br/index.php/section-blog/53-otica/327-polarluz

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