Experiencias de polarización
I.- Polarización por absorción selectiva
1.- Objetivo de la experiencia
Vamos a utilizar polarizadores de absorción selectiva para estudiar la polarización de la luz.
2.- Fundamento teórico
La luz es una onda electromagnética. Puede definirse mediante dos vectores, perpendiculares entre sí, uno debido al campo magnético y otro al eléctrico. El magnético es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Si la onda no está polarizada, el campo eléctrico oscila en todas las direcciones posibles (todas las normales a la de propagación de la onda).
Si utilizamos un material que absorba la componente transversal del campo eléctrico para ciertos estados, decimos que se da una polarización selectiva. Podemos, además, situar un segundo polarizador tras el primero, de forma que si los ejes de los dos coinciden, la intensidad de la luz no varía, mientras que sí lo hará para ángulos Θ diferentes de 0, siguiendo la ley de Malus (I=I0*cos(Θ)).
3.- Material necesario
-Láser de He-Ne
-Banco óptico con soporte
-Portalentes
-Portadiapositivas
-Lente cilíndrica
-Pantalla translúcida
-Dos filtros polarizadores
-Gafas protectoras
4.- Desarrollo de la experiencia
Colocamos el foco en un extremo del banco óptico, seguido por la lente cilíndrica. También instalaremos dos portalentes, de momento vacíos. Enfocamos el láser de forma que atraviese la lente y se vea sobre la pantalla translúcida. Después, ponemos uno de los filtros en el primer portalentes. Lo giramos y vemos lo que ocurre con el haz de luz. Ahora situamos el segundo polarizador en el otro portalentes.
Fijamos el primer polarizador y giramos el segundo, observando qué ocurre con el haz y anotando los resultados.
5.- Resultados y conclusiones
Hemos obtenido la siguiente tabla:
Ángulo | Intensidad |
| 0 | Máxima |
| π/2 | No hay luz |
| π | Máxima |
| 3π/2 | No hay luz |
| 2π | Máxima |
Los resultados obtenidos verifican la ley de Malus: la intensidad se maximiza para cos(Θ)=1 y se minimiza para los ángulos que dan cos(Θ)=0.
II.- Polarización por reflexión. Ángulo de Brewster
1.- Objetivo de la experiencia
Queremos comprobar que es posible polarizar luz mediante reflexión.
2.- Fundamento teórico
Si un haz no polarizado incide sobre una sustancia dieléctrica, se refleja solo la componente polarizada normal al plano de incidencia. Esto conlleva que el haz reflejado esté polarizado. Este fenómeno obedece a la siguiente ley: tan(Θ)=n1/n2, donde n1 es el índice de refracción del medio de transmisión y n2 el de incidencia.
3.- Material necesario
-Láser de He-Ne
-Banco óptico con soporte
-Lente cilíndrica
-Pantalla translúcida
-Mesa óptica
-Lente semicircular
-Disco óptico
-Gafas protectoras
4.- Desarrollo de la experiencia
Instalamos el láser y la lente cilíndrica en un extremo del banco. En el otro ponemos la mesa óptica, con la lente semicircular encima. Hacemos incidir el haz a través de la lente cilíndrica sobre la semicircular, y giramos esta hasta que se refleje un haz, que irá a la pantalla translúcida. Medimos con el disco el ángulo reflejado, y comprobamos si se cumple la ley antes mencionada.
Rayo reflejado y polarizado en el cristal
4.1.- Cálculos realizados
Conocemos el n del aire y el del vidrio, así que:
tan(Θ)=1/1.5=0.67; Θ=arctan(0.67)=33.69º
5.- Resultados y conclusiones
El ángulo medido era de unos 30 grados, por lo que el resultado obtenido teóricamente se ajusta bastante bien a lo observado.