33 Construa um experimento capaz de mostrar o comportamento da luz refletida do ponto de vista da polarização e ambiente escolar. Descreva adequadamente o procedimento experimental a ser efetuado bem como procedimento de análise a ser utilizado.
Passo 1
Nesse experimento vamos mostrar como a luz refletida por uma superfície plana fica polarizada, usando fundamentos de polarização, lei de Malus e ângulo de Brewster.
Passo 2
Liste e organize o material no ambiente escolar: um laser de baixa potência (vermelho), uma lâmina de vidro plano, dois polarizadores amadores (películas polarizantes), um suporte ou bancada de madeira, um goniômetro simples (pode ser desenhado em cartolina), um fotodetector ou um smartphone com aplicativo de medidor de luminosidade e régua.
Passo 3
Monte a bancada alinhando o laser de modo que o feixe incida sobre a lâmina de vidro. Use o goniômetro para ajustar o ângulo de incidência θ entre o feixe incidente e a normal à superfície. Coloque o primeiro polarizador (polarizador de incidência) logo após o laser, sem alterá-lo, para garantir luz polarizada linearmente antes da reflexão. Do lado refletido, coloque o analisador (segundo polarizador) montado em um suporte giratório.
Passo 4
Procedimento de coleta: para um ângulo de incidência fixo, gire o analisador em passos de 10° e registre a intensidade refletida I(θ) no fotodetector ou app. Repita para outros ângulos de incidência (por exemplo, 30°, 45°, 56°, 60°). Observe que, no ângulo de Brewster aproximadamente 56°, a luz refletida deve apresentar polarização quase completa.
Passo 5
Análise de dados: aplique a lei de Malus
onde φ é o ângulo entre a direção de polarização da luz refletida e a do analisador. Plote I versus (phi) para cada incidência e verifique se segue a curva cos². Determine o grau de polarização e identifique o ângulo de mínima intensidade para estimar o ângulo de Brewster. Use
para comparar com o índice de refração do vidro.
Passo 6
Discuta fontes de erro: precisão do ângulo no goniômetro, alinhamento do feixe, sensibilidade do detector e atenuação luminosa do polarizador. Sugira repetir medidas e calibrar o sensor. Finalize relacionando como o experimento ilustra a polarização por reflexão e como ele é aplicável em contextos de engenharia e óptica.
Passo 7
Inclua cuidados de segurança: não olhar diretamente para o laser, usar feixes de baixa potência e garantir que o ambiente tenha superfície opaca para não dispersar luz indesejada. Oriente os alunos quanto ao manuseio dos polarizadores e do detector.
Resposta
O experimento proposto utiliza um laser de baixa potência, dois polarizadores, lâmina de vidro e um detector de intensidade para demonstrar que, ao incidir em um ângulo de Brewster, a luz refletida fica polarizada linearmente. Medindo-se a intensidade refletida em função da rotação do analisador e aplicando a lei de Malus, é possível confirmar a polarização e determinar experimentalmente o ângulo de Brewster, que pode ser confrontado com o valor teórico
.