Polarização
A polarização descreve a orientação da oscilação de uma onda transversal. Para a luz, é convencionalmente definida pela direção do campo elétrico. Os polarizadores tornam essa orientação mensurável e controlável.
O que significa a luz estar polarizada
A luz não polarizada contém orientações transversais que variam rapidamente. A luz linearmente polarizada tem uma direção definida do campo elétrico. O som longitudinal no ar não possui este mesmo grau de liberdade de polarização.
Um polarizador linear ideal
Um polarizador ideal transmite a componente do campo elétrico ao longo do seu eixo. Para luz não polarizada, a intensidade média transmitida após o primeiro polarizador ideal é I = I_não pol/2.
Lei de Malus
I = I₀ cos² θ
I₀ é a intensidade da luz já polarizada antes do analisador; θ é o ângulo entre essa polarização e o eixo do analisador.
Explorador da lei de Malus
Não apliques automaticamente de novo o fator 1/2 se I₀ já descrever luz polarizada incidente no analisador.
A reflexão pode polarizar a luz
A reflexão em superfícies não metálicas favorece muitas vezes uma polarização, razão pela qual óculos de sol polarizados podem reduzir o encandeamento de estradas e água. No ângulo de Brewster, os raios refletido e refratado são perpendiculares e a luz refletida é idealmente totalmente polarizada numa orientação.
Os polarizadores reais absorvem e dispersam alguma luz, pelo que a transmissão medida não é perfeitamente ideal.
Três verificações antes de usar a lei de Malus
Primeiro identifica se a luz incidente já está polarizada. Depois identifica a direção de polarização imediatamente antes do analisador. Por fim, mede θ entre essa direção e o eixo do analisador. Só então aplica I = I₀ cos²θ.
Se a luz inicial for não polarizada e ideal, o primeiro polarizador transmite em média metade da intensidade incidente; a lei de Malus aplica-se depois aos analisadores seguintes. Os materiais reais têm transmissão finita e extinção imperfeita, pelo que os valores de laboratório não têm de atingir os limites ideais de 0 ou 100%.
Exemplos resolvidos
1. Malus a 60°
Luz linearmente polarizada com intensidade de 80 W·m⁻² chega a um analisador a 60°. Determina a intensidade transmitida.
Solução
I = I₀ cos²60° = 80(0,5)² = 20 W·m⁻².
2. Primeiro polarizador com luz não polarizada
Luz ideal não polarizada com intensidade de 100 W·m⁻² atravessa um polarizador ideal. Qual é a intensidade média transmitida?
Solução
Um primeiro polarizador ideal transmite em média metade da intensidade não polarizada: 50 W·m⁻².
3. Dois polarizadores ideais cruzados
Luz linearmente polarizada está alinhada com o primeiro polarizador e um segundo polarizador ideal está a 90°. O que prevê a lei de Malus?
Solução
I = I₀ cos²90° = 0 no modelo ideal.