Óptica

Polarizadores cruzados

Dois polarizadores a 90° bloqueiam toda a luz (Malus: I = I₀cos²θ → 0).

Polarizadores cruzados — simulação interativa de Óptica. Dois polarizadores a 90° bloqueiam toda a luz (Malus: I = I₀cos²θ → 0). Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Lei de Malus

Dois polarizadores a 90° bloqueiam toda a luz (Malus: I = I₀cos²θ → 0).

Polarizadores transmitem apenas a componente do campo elétrico ao longo de seu eixo. Cruzados a 90°, nenhuma componente sobrevive. A lei de Malus prevê a intensidade I = I₀ cos²θ entre ângulos — a base dos óculos polarizados e das telas LCD.

• I = I₀ cos²θ
• Cruzados → escuro

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

A luz passa por um polarizador e depois por um segundo em algum ângulo com o primeiro. A intensidade transmitida depende suavemente do ângulo entre os eixos dos dois polarizadores?

Previsões para pesar

• A intensidade transmitida diminui linearmente com o ângulo.
• A luz passa completamente ou fica completamente bloqueada – sem transição suave.
• Sim - a intensidade transmitida segue cos² do ângulo entre os eixos, chegando a zero exatamente em 90° (polarizadores 'cruzados').

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Ângulo entre eixos Δθ (°)

O que você mede:

• Fração transmitida (através de P2)

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição de polarizadores cruzados e pressione Redefinir. Os eixos dos dois polarizadores são separados por 90° (totalmente cruzados - sem transmissão de luz).
2. Habilite a leitura de intensidade transmitida.
3. Defina o ângulo entre os eixos dos dois polarizadores para cada tentativa e registre a fração de luz transmitida através do segundo.

Equação governante

Lei de Malus — I = I₀·cos²θ

A luz já polarizada ao longo de um eixo, passando por um segundo polarizador formando um ângulo Δθ com o primeiro, transmite uma fração cos²(Δθ) de sua intensidade. Em Δθ = 90° ('cruzado'), a transmissão cai exatamente para zero.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule a fração transmitida através do segundo polarizador como 0.5·cos²(Δθ) — o 0.5 vem da fonte não polarizada perdendo metade de sua intensidade no primeiro polarizador, e cos²(Δθ) é a lei de Malus no segundo. Compare com a tabela.
• Explique por que a fração transmitida através de P2 depende apenas do ÂNGULO ENTRE os dois eixos, e não de sua orientação absoluta - e por que exatamente 90° ('cruzado') dá transmissão zero.

Onde isso aparece além do laboratório

• Os óculos de sol polarizados bloqueiam o brilho polarizado horizontalmente (como reflexos na água ou nas estradas), orientando seu eixo de polarização verticalmente. Explique, usando a lei de Malus, por que inclinar a cabeça para o lado enquanto usa óculos de sol polarizados pode fazer o brilho reaparecer repentinamente.
• As telas LCD usam polarizadores cruzados com uma camada de cristal líquido entre eles que pode girar a polarização da luz sob comando, controlando a quantidade de luz que passa por cada pixel. Explique por que os polarizadores 'cruzados' (em vez de paralelos) são o estado 'desligado' padrão natural para um pixel.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bem-vindo aos polarizadores cruzados
2. Selecione o primeiro polarizador
3. Pressione Reproduzir
4. Intensidade através de polarizadores
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Baixe a planilha do laboratório →

Polarização & Lei de Malus