O que é Estados de polarização? — Física

Definição 13.3 Física universitária — 2.º ano · Capítulo 13 — Ondas eletromagnéticas planas e polarização

Para uma onda OPPH segundo $z$ , o campo num plano $z =$ const. vale

\vect E = E_{0x}\cos(\omega t - kz)\,\vect e_x + E_{0y}\cos(\omega t - kz - \varphi)\,\vect e_y ,

e a ponta de $\vect E$ descreve, em geral, uma elipse: polarização elíptica. Dois casos particulares: $\varphi = 0$ ou $\pi$ , polarização retilínea segundo uma direção fixa que faz o ângulo $\arctan(\pm E_{0y}/E_{0x})$ com $x$ ; e $E_{0x} = E_{0y}$ com $\varphi = \pm\pi/2$ , polarização circular, com $\vect E$ de módulo constante girando a $\omega$ (à direita ou à esquerda conforme seu sentido de rotação, visto de frente para a onda que se aproxima). A luz natural (não polarizada), de uma lâmpada ou do Sol, é uma sucessão de trens de onda curtos com polarizações aleatórias e rapidamente variáveis: nenhuma direção é privilegiada em média. Toda polarização decompõe-se em duas componentes retilíneas (ou duas circulares).

À esquerda: luz natural através de três polarizadores a 0, 45 e 90 — o do meio deixa passar um oitavo por um par que, sozinho, bloquearia tudo. À direita: a lei de Malus. — À esquerda: luz natural através de três polarizadores a $0^\circ$ , $45^\circ$ e $90^\circ$ — o do meio deixa passar um oitavo por um par que, sozinho, bloquearia tudo. À direita: a lei de Malus.

Exemplos

Exemplo 13.5 (Óculos de sol, telas, fotografias)

A luz refletida em incidência rasante pela água ou pelo asfalto é em grande parte polarizada horizontalmente (ângulo de Brewster, Capítulo 15): óculos de sol com eixo de transmissão vertical cortam o brilho e deixam o resto. Uma tela de cristal líquido emite luz polarizada: através de um polarizador a $90{}^{\circ}$ ela fica preta. O filtro polarizador de um fotógrafo escurece o céu (a luz espalhada é parcialmente polarizada, Capítulo 17) e elimina reflexos no vidro.

Exemplo 13.7 (Onde se usam as lâminas)

Uma lâmina de quarto de onda entre um polarizador e um espelho faz um isolador óptico: a luz sai circular, volta circular de helicidade oposta, é transformada pela lâmina em luz retilínea a $90{}^{\circ}$ do polarizador e é absorvida — nenhuma reflexão volta ao laser. As imagens dos dois olhos de um filme 3D são projetadas em polarizações circulares opostas e separadas pelos sanduíches de lâmina de quarto de onda e polarizador dos óculos, que continuam a funcionar quando se inclina a cabeça (polarizadores retilíneos não continuariam). Uma régua transparente entre polarizadores cruzados mostra franjas coloridas: a tensão torna o plástico birrefringente, e os engenheiros leem as tensões de um modelo pelo padrão.

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