Lei de Malus: Dois polarizadores em um ângulo
1 · Prever
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?
- 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').
2 · Preparar
- Abra a predefinição de polarizadores cruzados e pressione Redefinir. Os eixos dos dois polarizadores são separados por 90° (totalmente cruzados - sem transmissão de luz).
- Habilite a leitura de intensidade transmitida.
- Defina o ângulo entre os eixos dos dois polarizadores para cada tentativa e registre a fração de luz transmitida através do segundo.
3 · Coletar Dados
| Ângulo entre eixos Δθ (°) | Fração transmitida (através de P2) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 45.00 | |
| 90.00 |
Plote a fração transmitida (eixo y) em relação a Δθ (eixo x) para suas três tentativas. Onde atinge exatamente zero?
4 · Analisar
- 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.
5 · Aprofundar
- 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.
A física por trás deste experimento
Lei de Malus
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.