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PRÁCTICOS DE ÓPTICA FÍSICA Nº 5 Polarización Luz linealmente polarizada. Ley de Malus y Ángulo de Brewster OBJETIVO El objetivo de esta práctica es el estudio experimental de la luz linealmente polarizada. Para ello, estudiaremos en primer lugar la formación y transmisión de luz linealmente polarizada por un polarizador lineal. Llevaremos a cabo una experiencia en la que comprobaremos la ley deMalus, que gobierna la intensidad de la luz emergente de un polarizador lineal cuando sobre él incide luz linealmente polarizada. Posteriormente, estudiaremos las propiedades polarizadoras de una lámina isótropa y dieléctrica de caras plano paralelas. Comprobaremos que la luz natural, reflejada o transmitida por la lámina, es luz parcialmente polarizada, con direcciones de polarización paralela yperpendicular al plano de incidencia. Verificaremos que la luz reflejada alcanza un grado de polarización máximo para un determinado ángulo de incidencia θ B (llamado ángulo de Brewster). De su medida podremos hallar el valor del índice de refracción n de la lámina isótropa. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Calibración de la fotocélula resistiva: Para comprobar la ley de Malus es necesario utilizar unfotodetector resistivo que sea lineal. Un detector es lineal si verifica que su respuesta en resistencia eléctrica, RE , es lineal con la intensidad luminosa IL, recibida es decir, si cumple la relación
RE = kI L

siendo k una constante de proporcionalidad. Sin embargo el detector a utilizar no es lineal por lo tanto es necesario calibrarlo. Utilice una fuente de luz con intensidad fija y lavariación de la intensidad se puede lograr alejando la misma del detector. La intensidad va a variar como la inversa del cuadrado de la distancia detector-fuente denominada r, es decir:

I=

kI 0 r2

Calibre el detector dentro del rango de intensidades que Ud va a utilizar en el laboratorio. Polarizador lineal: En primer lugar comprobaremos cuál es la absorción de luz en el polarizador. Si elpolarizador fuese ideal, al incidir sobre él luz natural a la salida la intensidad habría de ser la mitad. Procederemos como sigue: mediremos con la fotocélula la intensidad emitida directamente por la fuente I0 (es decir, sin ningún polarizador entre la fuente y el detector) y a continuación lo haremos interponiendo en el camino de la luz un polarizador, obteniendo It. Repetiremos estas medidastres

veces y obtendremos tres valores para el cociente entre la intensidad transmitida y la incidente, de las cuales obtendremos la media. Si It/I0=0.5 el polarizador se comporta de forma ideal, absorbiendo únicamente luz polarizada, si el cociente es menor, el polarizador actúa además como un filtro gris. Esta comprobación podría realizarse también para el analizador, pero dado que son de lasmismas características, no es necesario hacerlo. De todos modos, si los polarizadores no son ideales, las pérdidas por absorción afectarán por igual en todas las medidas, con lo cual este hecho no influirá en la comprobación de la ley de Malus. A continuación comprobaremos que el fotodetector no es sensible al estado de polarización de la luz incidente y que ésta no está polarizada (la lámpara deluz blanca emite luz no polarizada). Para ello, retiramos el polarizador fijo PP y al tiempo que vamos girando el polarizador PA vamos midiendo la intensidad que marca el multímetro. Esta medida debe ser constante salvo pequeñas variaciones debidas a las fluctuaciones de la alimentación eléctrica de la fuente de luz. Es necesario tener en cuenta que todo el haz caiga sobre el área activa delfotodetector para evitar pérdidas que pudieran afectar de forma desigual a las distintas medidas y por tanto, falsear los resultados. Ley de Malus. En la figura 1 se puede ver un esquema del dispositivo a utilizar donde S es una fuente de luz blanca con una lente condensadora C, D es un diafragma circular variable, L es una lente colimadora, Pp es un polarizador fijo, PA es un polarizador giratorio y,...