Um feixe de luz parcialmente polarizada pode ser considerado uma mistura de luz polarizada e não polarizada. Se
da intensidade da luz do feixe é polarizada e o feixe é enviado através de um filtro polarizador, qual seria a razão entre a intensidade máxima e mínima da luz observada que passa pelo filtro quando giramos o filtro em
e o mantemos perpendicular ao feixe?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um feixe de luz que é parcialmente polarizada, ou seja, é uma mistura de luz polarizada e luz não polarizada. A gente precisa usar conceitos de polarização da luz e como ela interage com filtros polarizadores para resolver o problema. Basicamente, vamos calcular a razão entre a intensidade máxima e mínima da luz que passa pelo filtro quando giramos ele em
e depois o mantemos perpendicular ao feixe.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que 50% da intensidade da luz é polarizada e os outros 50% não são. Vamos chamar a intensidade total da luz de
. Então, a intensidade da luz polarizada é
e a da luz não polarizada é também
.
Passo 3
Quando a luz não polarizada passa por um filtro polarizador, a intensidade dela é reduzida pela metade. Então, a intensidade da luz não polarizada que passa pelo filtro é:
Passo 4
Agora, para a luz polarizada, usamos a Lei de Malus, que diz que a intensidade da luz polarizada que passa pelo filtro depende do ângulo
entre a direção de polarização da luz e o eixo do filtro:
Passo 5
Para encontrar a intensidade máxima, o ângulo
deve ser
(filtro alinhado com a polarização da luz). Então:
A intensidade total máxima que passa pelo filtro é a soma da luz polarizada máxima e da luz não polarizada filtrada:
Passo 6
Para a intensidade mínima, o ângulo
deve ser
(filtro perpendicular à polarização da luz). Então:
A intensidade total mínima que passa pelo filtro é apenas a luz não polarizada filtrada:
Resposta
A razão entre a intensidade máxima e mínima é de
.