Quando uma película de plástico usada para proteger alimentos é colocada entre dois polarizadores cruzados, nenhuma luz é transmitida pelo conjunto de polarizadores. Quando a película é esticada em uma direção, uma certa quantidade de luz é transmitida pelo conjunto. Explique esse efeito.

Passo 1

O enunciado diz que temos dois polarizadores cruzados (o segundo com eixo de transmissão a 90^\circ em relação ao primeiro) e uma película de plástico entre eles. Inicialmente a película é isotrópica e não altera a polarização, logo nenhuma luz sai do segundo polarizador. Ao esticarmos a película em uma direção, surge transmissão de luz. O conteúdo envolvido é birrefringência induzida por tensão e ação de placas de onda em luz polarizada.

Passo 2

Lembrete sobre polarizadores cruzados: o primeiro polarizador transforma luz não polarizada em luz polarizada linearmente num certo eixo. O segundo polarizador (analisador) tem eixo perpendicular ao primeiro, de modo que a componente da luz polarizada no primeiro não passa pelo segundo, resultando em intensidade transmitida I=0.
Quando o plástico é esticado, as cadeias poliméricas ficam alinhadas na direção do estiramento, tornando o material anisotrópico. Isso gera dois índices de refração distintos: um índice n_\parallel ao longo das cadeias e outro n_\perp perpendicular a elas. O material passa a ser birrefringente com diferença de índice \Delta n = n_\parallel - n_\perp.

Passo 3

A luz polarizada pelo primeiro polarizador pode ser decomposta em duas componentes lineares ortogonais ao longo dos eixos “rápido” e “lento” do filme birrefringente. Essas componentes sofrem velocidades diferentes e adquirem diferença de fase
\delta = \frac{2\pi\,d\,\Delta n}{\lambda},
onde d é a espessura do filme e \lambda o comprimento de onda da luz. Essa fase relativa transforma a polarização da luz emergente — em geral numa polarização elíptica ou numa polarização linear girada.

Passo 4

Como a luz saiu do segundo polarizador originalmente bloqueada, mas agora teve sua polarização alterada, ela passa a ter uma componente ao longo do eixo do analisador. A intensidade transmitida para um ângulo \theta entre o eixo rápido do filme e o polarizador de entrada é
I = I_0 \,\sin^2(2\theta)\,\sin^2\!\bigl(\tfrac{\delta}{2}\bigr),
mostrando que, se \delta\neq 0, haverá luz saindo do conjunto de polarizadores cruzados.

Passo 5

Portanto, ao esticar a película, criamos birrefringência induzida por tensão, fazendo o filme agir como uma placa de onda que retarda a fase entre componentes ortogonais da luz. Essa alteração de polarização faz com que uma fração da luz original consiga passar pelo polarizador analisador, produzindo a intensidade observada.

Resposta

O estiramento do plástico alinha suas moléculas e induz birrefringência, transformando-o em uma placa de onda que gera diferença de fase entre componentes da luz polarizada. Essa diferença de fase altera a direção da polarização de parte do feixe, permitindo que ele passe pelo segundo polarizador, mesmo estando originalmente cruzado com o primeiro.

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