POLARIZAÇÃO-2 CAPÍTULO 31 TIPLER, MOSKA. 6ª EDIÇÃO. Revisão: Polarização. Prof. André L. C. Conceição DAFIS. Polarização

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1 POLARIZAÇÃO- Prof. André L. C. Conceição DAFIS CAPÍTULO 31 TIPLER, MOSKA. 6ª EDIÇÃO Polarização Revisão: Polarização Polarização: convencionalmente refere-se à direção do campo elétrico y B E z Plano de polarização 1

2 Luz Fonte de luz comum s aleatoriamente ou não-s y E ou E z Parcialmente s setas comp. diferentes Como produzir luz a partir de luz não? Polarização por absorção seletiva Polarização por reflexão Polarização por birrefringência (refração dupla) Polarização por espalhamento Revisão: Polarização por absorção E feixe incidente não polarizado polarizador luz Luz não-: polariz. não-polariz.

3 Revisao: Lei de Malus Intensidade da luz que é transmitida por um polarizador, cujo eixo de polarização está girado de um ângulo em relação ao da luz incidente. y E cos y Em direção de polarização I =? luz não luz intensidade I m x I α E E cos y m I I cos m Lei de Malus Lei de Malus 3 Polarizadores luz não direção de polarização 45 o 90 o I 0 Intensidades I0 I1 I I I1cos 45o I 3 Icos 45o Exercícios e Problemas Um feixe de luz parcialmente polarizado pode ser considerado como uma mistura de luz e não-. Suponha que um feixe deste tipo atravesse um filtro polarizador e que o filtro seja girado de 360º enquanto se mantém perpendicular ao feixe. Se a intensidade da luz transmitida varia por um fator de 5,0 durante a rotação do filtro, que fração da intensidade da luz incidente está associada à luz do feixe? 3

4 E I tot I fin Teste Aplicações Como funciona a tela de cristal líquido? O cristal líquido pode é colocado entre dois polarizadores cruzados, tal que o plano de polarização da luz é girado e a luz pode passar. Luz incidente no cristal é transmitida porque o cristal gira a direção de polarização da luz por 90º. Quando uma tensão é aplicada ao longo de um pequeno segmento do cristal, a polarização não é girada e, portanto, a luz não é transmitida e o segmento fica preto 4

5 Refletividade Polarização por reflexão luz incidente, não- luz refletida: parcialmente Intensidade da luz refletida vs ângulo de incidência para raios com polarização paralela e perpendicular ao plano de incidência Luz transmitida: parcialmente Ângulo de incidência Ondas com polarização perpendicular ao plano de incidência são refletidas com maior intensidade. Há um ângulo de incidência em que a onda refletida com polarização paralela ao plano de incidência é totalmente absorvida! ângulo de Brewster Polarização por reflexão luz incidente não- p p luz refletida Cálculo do ângulo de polarização ou ângulo de Brewster p : nsen n sen 1 p n 1 n 90 o p sen cos p n tan p n 1 Comparação Polarização por Reflexão 5

6 Polarização por reflexão Não é eficiente pois somente uma fração da luz incidente é refletida por uma superfície. A luz refletida em uma superfície é perpendicular ao plano de incidência. Óculos com filtros polarizadores verticais eliminam a maior parte dos reflexos em superfícies. Exercício Deseja-se usar uma placa de vidro (n=1,50) no ar, como um polarizador. Determine o ângulo de polarização e o ângulo de refração. Exercício Quando luz vermelha no vácuo incide com ângulo de polarização em uma certa placa de vidro, o ângulo de refração é 31,8º. Quais são (a) o índice de refração do vidro e (b) o ângulo de polarização? 6

7 Dupla refração ou Birrefringência Sólidos amorfos: átomos distribuídos aleatoriamente. A velocidade da luz é a mesma em todas as direções. Sólidos cristalinos: átomos formam uma estrutura ordenada (rede cristalina). Em certos materiais cristalinos, a velocidade da luz não é a mesma em todas as direções. A velocidade depende da polarização e da direção de propagação da luz Exemplo: calcita e quartzo têm dois índices de refração: materiais birrefringentes. Polarização por dupla refração ou birrefringência materiais birrefringentes luz não calcita raio O calcita n O = 1,658 n E = 1,486 n o / n E = 1,116 raio E raio ordinário O: o índice de refração n o é o mesmo em todas as direções de propagação raio extraordinário E: o índice de refração n e depende da direção de propagação Polarização por dupla refração materiais birrefringentes Há uma direção - o eixo ótico -, ao longo da qual os dois raios se propagam com a mesma velocidade, ou seja, n O = n E. 7

8 Índices de Refração Principais: Cristais Birrefringentes Cristal Fórmula n o n e n e -n o Gelo H O 1,309 1,313 +0,004 Quartzo SiO 1,544 1,553 +0,009 Wurtzita ZnS,356,378 +0,0 Calcita CaCO 3 1,658 1,486-0,17 Dolomita CaO.MgO. CO 1,681 1,500-0,181 Siderita FeO.CO 1,875 1,635-0,40 * Para a luz de sódio, λ = 589 nm. Polarização por espalhamento Espalhamento: absorção e reemissão de luz por moléculas. luz não molécula de ar O campo elétrico da luz faz os elétrons das moléculas vibrarem. Essa vibração produz luz espalhada em todas as direções. Um oscilador não irradia ao longo da direção de oscilação. luz A luz espalhada na direção perpendicular à da luz incidente é. A luz espalhada nas outras direções é parcialmente. Espalhamento Rayleigh onda incidente não ondas espalhadas A luz espalhada na direção perpendicular à da luz incidente é. A luz espalhada nas outras direções é parcialmente. molécula 8

9 Próxima Aula TEMA: Interferência Bibliografia básica para estudo e exercícios TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. Volume : Eletricidade e Magnetismo, Óptica. 6ª edição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 01. HALLYDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. S. Física 4. 5ª edição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A