Optica fisica
Páginas: 37 (9179 palabras)
Publicado: 17 de mayo de 2010
1. Introducción
Para explicar ciertos fenómenos ópticos, la luz puede tratarse como una onda electromagnética transversal, es decir, que se encuentra caracterizada por dos campos vectoriales ortogonales entres sí: el campo eléctrico ( [pic]) y el magnético ([pic]), y que a su vez se propaga en direcciónortogonal al plano formado por estos dos. Las ondastransversales pueden clasificarse sobrela base de las características del campo eléctrico que las describen. Decimos que la onda está polarizada si el campo eléctrico vibra en forma predecible, no aleatoria, a lo largo del tiempo, ya sea siempre en una dirección fija a lo largo de una línea (polarización lineal) o rotando a una frecuencia determinada alrededor de la dirección de propagación (polarización elíptica). Cabe aclarar queexiste un caso particular de esta última, llamado polarización circular. En contraposición a la luz polarizada, la luz natural proviene de un gran número de emisores atómicos orientados al azar, por lo que constantemente se emiten nuevos trenes de onda y varía el estado de polarización de la onda resultante, siendo imposible determinar un estado de polarización.
Cuando la luz incide sobre unpolarizador como se muestra en la Figura 1, sólo se transmite luz linealmente polarizada.
[pic]
Fig 1. Sistema compuesto por dos polarizadores sucesivos. El segundo polarizador, llamado analizador, sólo transmite la componente de la luz polarizada linealmente en una dirección paralela a su propia dirección de transmisión.
La línea de puntos que cruza el polarizador indica la direccióndel vectorcampo eléctrico del rayo de luz transmitido.
Cuando se coloca un segundo polarizador, llamado también analizador, cuyo eje de transmisión posee cierto ángulo θ con respecto al primero, la luz linealmente polarizada transmitida por el primer polarizador puede descomponerse en dos componentes: una paralela y otra perpendicular a la dirección de transmisión del analizador. Como resultado, sólo lacomponente paralela, de amplitud igual a Ecos(θ), será transmitida por el analizador.
La luz transmitida será máxima cuando θ = 0º, es decir cuando ambos ejes de transmisión sean paralelos, y nula para θ = 90o, ángulo para el cual dichos ejes se encuentran perpendiculares entre sí. Para ángulos intermedios, como la intensidad de la luz es proporcional al cuadrado de la amplitud ([pic]), seobtiene la siguiente relación:
I = I0 cos2(θ) (1)
Donde I0 es la máxima cantidad de luz transmitida, I, la transmitida y θ designa en general el ángulo formado por las direcciones de transmisión del polarizador y del analizador. Si se gira uno u otro, la intensidad del haz transmitido varía con el ángulo formado por ellos, de acuerdo a la ecuación (1).
Esta relación es conocida como Ley deMalus y pone en evidencia la relación lineal existente entre la intensidad de luz transmitida y el coseno cuadrado del ángulo θ.
2. Desarrollo experimental
Previo al desarrollo de la experiencia, fue construido un dispositivo experimental como el esquematizado en la Figura 2, en analogía con el de la Figura 1.
[pic]
Fig. 2: Esquema del dispositivo experimental montado.
Luego, sebuscó el ángulo θ = 90°, en el cual la intensidad de la luz transmitida es mínima, rotando el analizador lentamente, el cual se hallaba calibrado en grados, y analizando la salida del fotómetro (célula fotoeléctrica) conectado a la interfase MPLI.
Una vez hallado el ángulo θ = 90° se procedió a medir la intensidad luminosa transmitida por el sistema partiendo de ese ángulo en intervalos de 10orecorriendo 180º, completando un total de 18 mediciones. Utilizando estos datos realizamos las curvas de I en funciónde θ, I en función de cos(θ) e I en función de cos2(θ) para estudiar la relaciσn funcional entre ambas variables.
3. Resultados y discusión
En esta sección, se muestran los gráficos ya descritos previamente.
En primer lugar, fue representada la intensidad lumínica en función...
Para explicar ciertos fenómenos ópticos, la luz puede tratarse como una onda electromagnética transversal, es decir, que se encuentra caracterizada por dos campos vectoriales ortogonales entres sí: el campo eléctrico ( [pic]) y el magnético ([pic]), y que a su vez se propaga en direcciónortogonal al plano formado por estos dos. Las ondastransversales pueden clasificarse sobrela base de las características del campo eléctrico que las describen. Decimos que la onda está polarizada si el campo eléctrico vibra en forma predecible, no aleatoria, a lo largo del tiempo, ya sea siempre en una dirección fija a lo largo de una línea (polarización lineal) o rotando a una frecuencia determinada alrededor de la dirección de propagación (polarización elíptica). Cabe aclarar queexiste un caso particular de esta última, llamado polarización circular. En contraposición a la luz polarizada, la luz natural proviene de un gran número de emisores atómicos orientados al azar, por lo que constantemente se emiten nuevos trenes de onda y varía el estado de polarización de la onda resultante, siendo imposible determinar un estado de polarización.
Cuando la luz incide sobre unpolarizador como se muestra en la Figura 1, sólo se transmite luz linealmente polarizada.
[pic]
Fig 1. Sistema compuesto por dos polarizadores sucesivos. El segundo polarizador, llamado analizador, sólo transmite la componente de la luz polarizada linealmente en una dirección paralela a su propia dirección de transmisión.
La línea de puntos que cruza el polarizador indica la direccióndel vectorcampo eléctrico del rayo de luz transmitido.
Cuando se coloca un segundo polarizador, llamado también analizador, cuyo eje de transmisión posee cierto ángulo θ con respecto al primero, la luz linealmente polarizada transmitida por el primer polarizador puede descomponerse en dos componentes: una paralela y otra perpendicular a la dirección de transmisión del analizador. Como resultado, sólo lacomponente paralela, de amplitud igual a Ecos(θ), será transmitida por el analizador.
La luz transmitida será máxima cuando θ = 0º, es decir cuando ambos ejes de transmisión sean paralelos, y nula para θ = 90o, ángulo para el cual dichos ejes se encuentran perpendiculares entre sí. Para ángulos intermedios, como la intensidad de la luz es proporcional al cuadrado de la amplitud ([pic]), seobtiene la siguiente relación:
I = I0 cos2(θ) (1)
Donde I0 es la máxima cantidad de luz transmitida, I, la transmitida y θ designa en general el ángulo formado por las direcciones de transmisión del polarizador y del analizador. Si se gira uno u otro, la intensidad del haz transmitido varía con el ángulo formado por ellos, de acuerdo a la ecuación (1).
Esta relación es conocida como Ley deMalus y pone en evidencia la relación lineal existente entre la intensidad de luz transmitida y el coseno cuadrado del ángulo θ.
2. Desarrollo experimental
Previo al desarrollo de la experiencia, fue construido un dispositivo experimental como el esquematizado en la Figura 2, en analogía con el de la Figura 1.
[pic]
Fig. 2: Esquema del dispositivo experimental montado.
Luego, sebuscó el ángulo θ = 90°, en el cual la intensidad de la luz transmitida es mínima, rotando el analizador lentamente, el cual se hallaba calibrado en grados, y analizando la salida del fotómetro (célula fotoeléctrica) conectado a la interfase MPLI.
Una vez hallado el ángulo θ = 90° se procedió a medir la intensidad luminosa transmitida por el sistema partiendo de ese ángulo en intervalos de 10orecorriendo 180º, completando un total de 18 mediciones. Utilizando estos datos realizamos las curvas de I en funciónde θ, I en función de cos(θ) e I en función de cos2(θ) para estudiar la relaciσn funcional entre ambas variables.
3. Resultados y discusión
En esta sección, se muestran los gráficos ya descritos previamente.
En primer lugar, fue representada la intensidad lumínica en función...
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