14. Ley de Malus

Objetivo

El propósito de esta práctica es estudiar la polarización de la luz a través de la ley de Malus.

Recursos

1. Computador o tablet con acceso a la internet.

2. Simulación disponible en http://www.educaplus.org/luz/polarizacion.html

Resumen teórico

La luz natural es, en general, no polarizada, pero cuando esta incide sobre una lámina polarizante o polarizador se obtiene luz polarizada, es decir, luz donde la dirección de oscilación del campo eléctrico se encuentra a lo largo de la dirección del eje del polarizador, ver Figura 14.3. Si ahora se coloca un segundo polarizador llamado analizador después del primero y se gira para tener un ángulo \(\theta\) entre los ejes de los dos polarizadores, la intensidad transmitida \(I\) está relacionada con la intensidad de la luz incidente \(I_0\) mediante la expresión 1

Figura 14.3 Ley de Malus.

(14.6)\[\begin{equation} I=I_0\cos^2(\theta) \end{equation}\]

Montaje experimental

La Figura 14.4 muestra la interfaz del usuario que permite la toma de datos para estudiar la ley de Malus. En la parte inferior derecha se sencuentra un botón deslizador el cual permite variar el ángulo entre los ejes de los polarizadores en el rango comprendido entre 0 y \(360\,^o\); el eje del primer polarizador permanece fijo. En la parte inferior izquierda se muestran los dos polarizadores junto con el porcentaje de la intensidad de la luz que emerge del analizador. Note también que, en el esquema de la parte superior de la ventana del simulador, las líneas en forma de diámetros que representan las direcciones de los ejes de transmisión de los polarizadores se muestran perpendiculares entre sí, en este caso.

Figura 14.4 Interfaz gráfica del usuario.

Mediciones y procedimientos

1. Coloque el ángulo entre los polarizadores en cero.

2. Incremente \(\theta\) en intervalos de \(5\,^o\) y registre en cada paso la “Intensidad relativa de la luz recibida” \(\frac{𝐼(\theta)}{𝐼(0)}\), que proporciona el simulador en forma porcentual en la Tabla 14.9.

   Tabla 14.9 Datos medidos de \(\\theta\) e Intensidad relativa

   Angulo, \(\theta\,(^o)\)	\(\frac{𝐼(\theta)}{𝐼(0)}\)	\(\frac{𝐼(\theta)}{𝐼(0)}\times\frac{1}{100}\)
   0	100	1
   5	99.2	0.992
   10	.	.
   15	.	.
   20	.	.
   25	.	.
   30	.	.
   35	.	.
   40	.	.
   45	.	.
   50	.	.
   55	.	.
   60	.	.
   65	.	.
   70	.	.
   75	.	.
   80	.	.
   85	.	.
   90	.	.

3. Realice una gráfica de \(\frac{𝐼(\theta)}{𝐼(0)}\times\frac{1}{100}\) en función de \(\theta\) con los datos de la Tabla 14.9.

4. Utilice sus conocimientos de linealización para demostrar que los datos de las columnas 1 y 3 de la Tabla 14.9 satisfacen la ecuación (14.6).

Preguntas

1. ¿Qué demuestra la ley de malus?

2. ¿Qué tipo de polarización tiene la luz que emerge del primer polarizador?

3. Desde el punto de vista miscroscópico que sucede en el polarizador cuando la luz incide sobre este?

4. ¿Qué aplicaciones tiene la luz polarizada?

1

Jenkins F.A., White H.E., (1950) Fundamentals of Optics, McGraw-Hill, Nueva York