Lei de malus

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A lei de Malus no laboratório de Física experimental
Rafael Mendonça Almeida, IFMA

RESUMO
A lei de Malus dá a intensidade resultante de um feixe de luz quando no caminho desta é colocado um polarizador. Neste experimento, tem-se como objetivo verificar tal lei a partir do uso de polarizadores Polaroid em um aparelho denominado polariscópio de Nörremberg.

1. INTRODUÇÃO
Seja uma ondaeletromagnética com os vetores E e B perpendiculares entre si e à direção de propagação da onda, característica básica de uma onda plana transversal. A direção de polarização é definida, por convenção, como sendo a do campo elétrico da onda (a direção y na Fig. 1). O plano determinado pelo vetor E e a direção de propagação da onda (o plano xy na Fig. 1) é chamado plano de polarização da onda. Aoespecificar duas direções associadas a uma onda eletromagnética (a direção de propagação e a direção de E) dá-se a descrição completa dos aspectos direcionais da onda, pois a direção de B fica determinada por estas direções.

Fig. [ 1 ] – Uma foto instantânea de uma onda eletromagnética que se propaga, mostrando os vetores E e B. A onda é linearmente polarizada, neste caso na direção y. O plano depolarização é definido como o plano contendo o vetor E e a direção de propagação; neste caso, o plano de polarização é o plano xy.

Diz-se que a onda ilustrada na Fig. 1 é linearmente polarizada (ou plano-polarizada). Isto significa que o campo E permanece em uma direção fixa (a direção y na Fig. 1) conforme a onda se propaga.
A lei de Malus dá a intensidade luminosa produzida quando umpolarizador é colocado na frente de um feixe incidente. No MKS,

I=12cε0E02cos2θ=I0cos2θ | (1) |

onde c é a velocidade da luz, εo é a permissividade do espaço livre, Eo é a magnitude do campo elétrico na onda eletromagnética e θ é o ângulo entre o eixo de polarização do polaróide analisador e o do polarizador. Na seção PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL, observar-se-á o esquema de um polariscópio deNörremberg utilizado para verificar tal lei. E, na seção ANÁLISE DAS MEDIDAS, esta lei será manipulada a fim de prever os resultados qualitativos e quantitativos obtidos por Malus acerca da polarização da luz.
Etiene-Louis Malus (23.07.1775 – 24.02.1812) foi um oficial, engenheiro, físico e matemático francês.
Malus nasceu em Paris, participou da expedição de Napoleão ao Egito, de 1708 a 1801, e tornou-semembro da Academie dês Sciences em 1810.
Seu trabalho matemático foi quase inteiramente envolvido com o estudo da luz. Ele estudou sistemas geométricos denominados sistemas de raios, intimamente ligado à geometria da linha de Julius Plücker. Ele conduziu experimentos para verificar as teorias da luz de Christiaan Huygens e reescreveu a teoria de forma analítica. Sua descoberta da polarização daluz por reflexão foi publicado em 1809 e sua teoria de refração dupla da luz em cristais, em 1810.
Malus tentou identificar a relação entre o ângulo de reflexão polarizado que ele descobriu, e o índice de refração do material reflectante. Ainda que ele tenha deduzido a correta relação para a água, ele era incapaz de fazer isso para vidros devido à baixa qualidade dos materiais disponíveis paraele (a maioria dos vidros naquela época apresentava uma variação no índice de refração entre a superfície e o interior do vidro). Só em 1815 que Sir David Brewster foi capaz de experimentar vidros de alta qualidade e formular corretamente o que é atualmente conhecido como lei de Brewster.
Um polarizador é um dispositivo que converte um feixe de ondas eletromagnéticas (luz, por exemplo)despolarizado ou com polarização múltipla em um feixe com um único estado de polarização (geralmente uma única polarização linear). Polarizadores são usados em muitas técnicas e instrumentos ópticos, e filtros polarizadores são utilizados em Fotografia.
Os polarizadores podem ser divididos em duas categorias gerais: polarizadores de absorção, onde os estados de polarização indesejados são absorvidos pelo...
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