2.- Polarización. Retardadores.

Transcripción

1 Prácticas de Física Avanzada. Curso Polarización. Retardadores. Objetivos: Familiarizarse con los polarizadores lineales dicroicos y las láminas retardadoras. Verificar cuantitativamente la ley de Malus. Comprobar el efecto de los retardadores sobre el estado de polarización. Conceptos implicados: La polarización de la luz (como la de cualquier otra onda transversal) viene dada por la relación de amplitudes y el desfase de sus componentes según dos ejes perpendiculares a su dirección de propagación. Los polarizadores lineales transmiten únicamente la componente de la onda incidente según una dirección característica del dispositivo llamada eje de polarización. La onda emergente queda así polarizada linealmente según dicho plano. Las placas retardadoras introducen un desfase adicional fijo entre las componentes de la luz según dos direcciones características del dispositivo, llamadas respectivamente ejes rápido y lento. Modifican así el estado de polarización del haz emergente con respecto al incidente; esta modificación depende tanto del retardo introducido como de la orientación del retardador con respecto al haz. Los retardadores de cuarto de onda ( /4) introducen un retardo adicional de F/2 entre las dos componentes paralela y perpendicular a su eje óptico. Cuando el haz incidente está linealmente polarizado el haz emergente está, en general, polarizado elípticamente. Los retardadores de media onda ( /2) introducen un retardo adicional de F entre las dos componentes paralela y perpendicular a su eje óptico. El efecto de este retardador es rotar la polarización del has emergente hasta dejarla simétrica a la del haz incidente con respecto al eje óptico del dispositivo.

2 Procedimiento: Prácticas de Física Avanzada. Curso Parte a: Verificación de la ley de Malus. H F P A D 1. Tome la primera mitad del banco óptico y monte la lámpara halógena H en su extremo, con el haz orientado hacia el banco. 2. Coloque al menos a unos 1cm de la lámpara un filtro rojo F montado en un soporte de plástico sin graduar. 3. Monte a continuación los dos polarizadores lineales el más próximo a la lámpara P (polarizador) en un soporte sin graduar y el más alejado A (analizador) en un soporte graduado guardando una separación de unos 15 cm entre ambos y, finalmente, el fotodetector D. 4. Conecte la salida del amplificador del detector a un polímetro digital. Enchufe el terminal ROJO del cable en el terminal COMÚN del polímetro para que la lectura de éste sea un valor positivo. Seleccione la escala de 2mV de corriente continua. 5. Es conveniente proteger el detector de la luz ambiente usando el plano inclinado, como se muestra en la figura, para reducir la influencia de aquélla en las medidas.

3 Prácticas de Física Avanzada. Curso Alinee el analizador A con los 9 de la escala de su soporte; a continuación oriente el polarizador P de manera que el fotodetector marque una iluminancia mínima, por último alinee el analizador A con el cero de la escala de su soporte; de esta manera los planos de polarización de los dos polarizadores quedarán alineados con el cero de la escala. Apague la lámpara halógena H y mida la iluminancia ambiente en el detector E va. 7. Encienda la lámpara halógena y, girando el segundo polarizador (analizador) desde -9º hasta +9º de 1º en 1º, mida la iluminancia E v (G) para cada ángulo formado por los ejes de transmisión de los polarizadores. Conviene que mida también la iluminancia ambiente correspondiente a cada una de estas medidas tapando el haz con un cuerpo opaco entre el filtro F y el polarizador P. 8. Corrija los valores medidos restándoles la iluminancia ambiente. Determine el máximo valor de la iluminancia E o. 9. Ponga de evidencia la ley de Malus representando gráficamente E v /E o frente a G y E v /E o frente a cos 2 G. Ley de Malus: E E cos 2 v G 1. Con los valores medidos, calcule la recta de regresión de E v /E o frente a cos 2 G y el coeficiente de correlación r. Discuta el resultado. Parte b: Efecto de los retardadores sobre la polarización de la luz. R 11. Monte el portadiapositivas R en un soporte graduado y sitúelo entre el polarizador y el analizador.

4 Prácticas de Física Avanzada. Curso Coloque la placa de /4 en el portadiapositivas. 13. Alinee el analizador A con los 9 de la escala de su soporte; a continuación oriente el portadiapositivas R de manera que el fotodetector marque una iluminancia mínima, por último alinee el analizador A con el cero de la escala de su soporte; de esta manera aseguramos que el eje de la placa quede alineado con el plano de polarización de la luz. 14. Estudie la polarización del haz que sale de la placa como en el apartado Gire el portadiapositivas R con la placa 3º, 45º, 6º y 9º con respecto a la posición inicial y repita el apartado 14 para cada una de estas orientaciones. 16. Corrija los valores medidos restándoles la iluminancia ambiente. Determine el máximo valor de la iluminancia E o en las cinco series de medidas realizadas (no en cada una de ellas). Represente gráficamente E v /E o frente a G para todas las orientaciones de la placa de /4. Discuta el resultado obtenido e intente determinar el estado de polarización de la luz en cada caso. 17. Coloque la placa de /2 en el portadiapositivas R. 18. Repita los pasos del apartado 13 para alinear el eje de la placa con el plano de polarización de la luz. 19. Estudie la polarización del haz que sale de la placa como en los apartados 7 y Gire el portadiapositivas R con la placa 3º y 45º con respecto a la posición inicial y repita el apartado 19 para cada una de estas orientaciones. 21. Corrija los valores medidos restándoles la iluminancia ambiente. Determine el máximo valor de la iluminancia E o en las tres series de medidas realizadas (no en cada una de ellas). Represente gráficamente E v /E o frente a G para todas las orientaciones de la placa de /2. Discuta el resultado obtenido e intente determinar el estado de polarización de la luz en cada caso. Bibliografía 1) E. Hecht y A. Zajac, Óptica, Addison-Wesley (1986) pp ) F.W. Sears et al., Física Universitaria, Pearson (1999) pp.16471

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