POLARIZACIÓN DE LA LUZ -LEY DE MALUS- 2 …ludifisica.medellin.unal.edu.co/recursos/fisica_basica/laboratorio/... · Semestre 01 de 2010 Escuela de Física Sede Medellín POLARIZACIÓN

Física de Oscilaciones Ondas ÓpticaSemestre 01 de 2010

Escuela de Física Sede Medellín

POLARIZACIÓN DE LA LUZ -LEY DE MALUS-

1 Objetivo general

� Estudiar el fenómeno de polarización de la luz.

2 Objetivos especí�cos

� Estudiar el fenómeno de polarización de la luz por dicroismo.

� Comprobar la ley de Malus.

3 Fundamentos

Ley de Malus La existencia del fenómeno de polarización de la luz reside en el hecho de que la luz es unaonda transversal; lo que oscila en este caso son los campos eléctrico y magnético, que tienen carácter vectorial. Lavibración de una onda transversal puede ser polarizada, es decir, se puede lograr que la dirección de vibración seapredecible. Cuando se logra que la vibración sea paralela a una orientación �ja se obtiene polarización lineal. En elcaso de la luz la polarización queda de�nida por la forma como vibra el campo eléctrico.

Para comprobar experimentalmente si un dispositivo óptico polariza linealmente la luz incidente, se introduceun segundo polarizador lineal (que se denomina analizador) y se mide la intensidad I de la luz emergente de estesegundo elemento dicroico, la cual deberá ser menor y adicionalmente deberá variar al rotar éste, �gura 1. Enla ecuación (1) se describe matemáticamente la relación entre la intensidad I0 de la luz natural (que es luz nopolarizada: contiene equiprobablemente todos los estados de polarización) que incide en el primer polarizador y lairradiancia de la luz linealmente polarizada que emerge de los dos polarizadores, cuyos ejes de transmisión formanun ángulo ϕ.

Figure 1: Polarizadores cruzados

1

4 MATERIALES 2

Figure 2: Montaje del experimento

Aquí I ′0 corresponde a la luz que logra atravesar el primer polarizador y que está linealmente polarizada en la

dirección del eje de transmisión de éste. La luz que atraviesa el segundo polarizador seguirá linealmente polarizadaen la dirección del eje de trasnmisión de éste y con intensidad dada por la ecuación (1) y que corresponde a ladenominada ley de Malus, la cual se publicó por primera vez en 1809 por el francés Étienne Malus Ingeniero Militardel ejército de Napoleón Bonaparte.

I =12I0 cos2 ϕ = I ′

0 cos2 ϕ (1)

4 Materiales

1 fuente de luz 2 polarizadores lineales 1 computador (PC) Instrumento virtual de PhysicsSensor

1 sensor de luz 1 transportador 1 tarjeta ARDUINO Soportería

5 Procedimiento

� Hacer el montaje de la �gura 2.

� Conectar el sensor de luz a la tarjeta ARDUINO y ésta a un puerto USB del PC.

6 INFORME 3

� Ejecutar el software dePhysicsSensor denominado instrumento_virtual_serial_physics_sensor:con�gurar la comunicación y luego activarla. La aguja se moverá debido a la luz que incide en el sensor:si sobrepasa la escala, se debe proceder a cambiar el máximo de esta (en todo este paso, si es necesario,solicitar la ayuda del profesor). Si la aguja no se mueve habrá que cambiar la con�guración hacia otropuerto y/o veri�car la conexión del sensor de luz.

� Rotar los polarizadores hasta observar a través de ellos la máxima intensidad de la luz que sea posible. Eneste caso los ejes de transmisión de los polarizadores están alineados (ϕ = 00). Introducir el conjunto depolarizadores (alineados), entre la fuente de luz y el sensor de luz. Anotar la lectura (en mV) que se observaen el instrumento virtual.

� Rotar 150 el eje de transmisión de uno de los polarizadores (medir con el transportador) y luego introducir elconjunto de polarizadores entre la fuente de luz y el sensor de luz. Anotar la lectura (en mV) que se observaen el instrumento virtual.

� Repetir el paso anterior hasta completar un giro completo, por ejemplo, 0 ≤ ϕ ≤ 2π.

� Gra�car (V/Vmax) (mV) vs ϕ. Adicionalmente sobre esta grá�ca superponer la grá�ca de y = cos2 ϕ ycompararlas.

Nota: Todos los datos y cálculos deben tener las respectivas incertidumbres.

6 Informe

� Reportar debidamente los resultados, el análisis y las conclusiones.

7 Bibliografía

� Aristizábal, D., Restrepo R., Notas sobre Fundamentos de Optica Ondulatoria, Universidad Nacional deColombia Sede Medellín, [WEB] http://www.unalmed.edu.co/�sica/paginas/cursos/paginas_cursos/�sica_3/notas/notas_clase_�sica_3_1.html, [último acceso, Octubre 10 de 2008].

� Alonso, M. Finn, E, Física, Addison Wesley Iberoamericana, Madrid, 1992.

Copyright 2010 para:

Diego Luis Aristizábal R. y Roberto Restrepo A., profesores asociados de la Escuela de Física de la Univer-sidad Nacional de Colombia Sede Medellín