Fı sica Experimental IV

Transcrição

1 E rica Polycarpo Sandra Amato Instituto de Fı sica Universidade Federal do Rio de Janeiro com base no material do curso 1 / 12

2 1 - Lei de Malus 2 / 12

3 Exp Lei de Malus Objetivos Verificac a o da Lei de Malus. Medir a intensidade do feixe de luz que atravessa 1 polarizador e comparar com o esperado pela lei de Malus. Medir a intensidade do feixe de luz que atravessa 2 polarizadores: O polarizador mais pro ximo do emissor a 30. O polarizador mais pro ximo do detetor a / 12

4 Introduc a o Quando uma onda eletromagne tica se propaga no va cuo, a componente longitudinal do campo ele trico e do campo magne tico sa o nulas a onda e plano polarizada. ~ pode oscilar em uma direc a o fixa luz linearmente polarizada E Ou pode oscilar em qualquer direc a o no plano a direc a o de propagac a o luz na o polarizada, ex, la mpada incandescente. Alguns materiais absorvem ou refletem toda a luz polarizada em uma dada direc a o e deixam passar toda a luz polarizada na direc a o perpendicular. Com eles podemos construir polarizadores. 4 / 12

5 Lei de Malus Nesta experie ncia ja comec amos com um feixe de luz polarizado linearmente numa direc a o θ0. Apo s passar atrave s de um polarizador, a parte do feixe que e transmitida fica polarizada na direc a o θ1. A intensidade do feixe transmitido e dada pela lei de Malus: I1 = I0 cos2 (θ1 θ0 ) 5 / 12

6 Procedimento experimental - 1 Anote a leitura inicial do detetor, sem o laser. O que ela significa? Alinhe o feixe de laser para que ele atinja diretamente o detector, maximizando o sinal detectado. Anote I0. Coloque um polarizador no feixe, pro ximo ao detector. Gire o polarizador, maximizando a intensidade detectada. Note que voce acabou de alinhar o eixo do polarizador com a direc a o de polarizac a o linear do laser. Isto define o a ngulo θ0 - Anote-o. Chame de I01 o valor medido da intensidade nesta situac a o. Compare esse valor com o I0. Por que eles sa o diferentes? 6 / 12

7 Varie o a ngulo θ1 do polarizador e mec a os respectivos valores de intensidade, construindo uma tabela I1 x (θ1 ). Coloque tambe m em sua tabela, colunas com os valores calculados de cos2 (θ1 θ0 ). Na o esquec a as incertezas a unidade de I e mw. Fac a um gra fico de I1 em func a o de cos2 (θ1 θ0 ). Ajuste uma reta e obtenha de sua inclinac a o o valor da intensidade ma xima transmitida, I01, e compare com o valor medido anteriormente. 7 / 12

8 Procedimento experimental - 2 Tome um segundo polarizador e descubra a orientac a o do seu eixo com a direc a o de polarizac a o linear do laser. Chame este a ngulo de θ02 e a intensidade correspondente de I02. Tire o primeiro polarizador para esta etapa. Agora, insira o primeiro polarizador, e ajuste o a ngulo do seu eixo para 30o com relac a o a direc a o de polarizac a o do laser θ0, ou seja, coloque θ1 = θ A intensidade apo s o polarizador 1 e I1 = I0 cos2 (θ1 θ0 ). Coloque agora o segundo polarizador no feixe, pro ximo do detetor. Chame de θ2 o a ngulo do segundo polarizador. Mostre que a intensidade transmitida, I2, atrave s do conjunto dos dois polarizadores e dada pela relac a o I2 = I0 cos2 (θ1 θ0 ) cos2 (θ2 θ02 [θ1 θ0 ]). (1) 8 / 12

9 Varie o a ngulo θ2 e determine o valor ma ximo de I2 correspondente. Discuta a discrepa ncia relativa entre o valor obtido e o previsto para I2,Max na equac a o (1). O valor de θ2 para este ma ximo esta de acordo com o previsto neste item? Varie o a ngulo θ2 e mec a os respectivos valores de intensidade, construindo uma tabela I2 x θ2. Fac a um gra fico de I2 x (θ2 θ02 ). Verifique se o comportamento dos dados e compatı vel com a previsa o teo rica - que curva espera-se neste gra fico? Explique em seu relato rio se a ordem em que os polarizadores sa o colocados no feixe (com relac a o ao sentido da propagac a o) altera a transmissa o final. 9 / 12

10 Procedimento experimental - 3 (a) Usando a mesma montagem da segunda parte, ajuste os a ngulos dos polarizadores de forma a obter a transmissa o ma xima. Isto deve acontecer quando θ1 = θ0 e θ2 = θ02. Anote este valor de intensidade I02. (b) Ajuste o a ngulo do eixo do segundo polarizador para que a intensidade transmitida seja nula, ou seja, formando um a ngulo de 90 com a direc a o de polarizac a o do laser, θ2 = θ (c) Varie o a ngulo θ1 do primeiro polarizador e determine para que valor de θ1 a intensidade transmitida e ma xima, bem como o valor desta intensidade. (d) A partir de relac a o (1), sendo θ2 = θ02 + π/2, demonstre que a intensidade transmitida, I2, atrave s do conjunto dos dois polarizadores e dada pela relac a o I2 = I0 sen2 (2[θ1 θ0 ]) 4 (2) 10 / 12

11 Varie o a ngulo θ1 e mec a os valores da intensidade I2. Fac a um gra fico de I2 em func a o de sen2 (2[θ1 θ0 ]). A partir do gra fico, determine os valores de I2Max ( este valor com o obtido no item c. I0 4 ). Compare A partir do gra fico, determine I0 compare com o medido no item a (I02 ). Explique como e possı vel que a introduc a o de um polarizador entre o laser e o polarizador pro ximo ao detector possa fazer a intensidade transmitida voltar a ser diferente de zero. 11 / 12

12 Cuidados experimentais Ao variar o a ngulo dos polarizadores, mantenha-os a mesma dista ncia do detetor. Atenc a o ao variar o a ngulo do polarizador para que ele na o fique torto. Atenc a o ao paralaxe. 12 / 12