Tópicos de física - Polarização da luz

por Zeroberto Sáb 04 Nov 2023, 11:30

(UFPE) Na praia, a luz do Sol fica, em geral, parcialmente polarizada devido às reflexões na areia e na água. Certo dia, no fim da tarde, a componente horizontal do vetor campo elétrico é 2 vezes maior que a componente vertical.
Um banhista fica de pé e usa óculos com lentes polarizadoras que eliminam a componente horizontal. Determine a porcentagem da intensidade luminosa total que chega aos olhos do banhista.

Gabarito: 20%

por **Giovana Martins** Sáb 04 Nov 2023, 13:21

Quando você estuda polarização você acaba se deparando com a propriedade de que a intensidade de uma onda eletromagnética é proporcional ao quadrado do módulo do campo elétrico. Conhecendo esta informação, fica mais fácil de resolver o problema.

Eu só tenho mais uma consideração a fazer: eu também estudei pelo Tópicos de Física, porém, na minha versão não há essa informação. Até procurei aqui para ver se eu não estava falando besteira, mas é isso mesmo. A minha versão não consta desta propriedade acima que eu disse. Talvez seja porque a minha versão é antiga.

Bom, caso o Tópicos de Física mais atual não apresente a propriedade que eu te disse, eu não sei bem o por quê de esta questão estar no livro, pois eu acho que não dá para resolver este problema sem conhecer a propriedade. Eu só fui conhecer essa ideia na faculdade, em uma apostila que o meu professor usava, mas sei que você consegue encontrar esse assunto em livros como Halliday ou Sears & Freedman.

De qualquer modo, vamos por partes:

Caso 1:

"Na praia, a luz do Sol fica, em geral, parcialmente polarizada devido às reflexões na areia e na água. Certo dia, no fim da tarde, a componente horizontal do vetor campo elétrico é 2 vezes maior que a componente vertical."

[latex]\\\mathrm{\overset{\to }{E_1}=E_x\hat{i}+E_y\hat{j}=2E_y\hat{i}+E_y\hat{j}\ \therefore\ \left | \overset{\to }{E_1} \right |=\sqrt{5E_y^2}}[/latex]

Caso 2:

"Um banhista fica de pé e usa óculos com lentes polarizadoras que eliminam a componente horizontal."

[latex]\\\mathrm{\overset{\to }{E_2}=E_x\hat{i}+E_y\hat{j}=0\hat{i}+E_y\hat{j}\ \therefore\ \left | \overset{\to }{E_2} \right |=\sqrt{E_y^2}}[/latex]

Portanto:

[latex]\\\mathrm{Sendo\ I\propto E^2\ \therefore\ \frac{I_2}{I_1}=\frac{\left | \overset{\to }{E_2} \right |^2}{\left | \overset{\to }{E_1} \right |^2}=\frac{E_y^2}{5E_y^2}\ \therefore\ \boxed {\mathrm{\frac{I_2}{I_1}=20%}}}[/latex]

por Zeroberto Sáb 04 Nov 2023, 15:09

Olá, Giovana! Muito obrigado pela ajuda, consegui entender perfeitamente!

Então, quanto ao tópicos, estou utilizando a versão de 2012, especial de 30 anos. Quando ele vai "demonstrar" a lei de Malus, o Tópicos menciona essa informação da intensidade de uma onda eletromagnética. Mas só menciona mesmo, sem explicar nada. Achei estranho, mas segui em frente. Até consegui chegar em um resultado nessa questão, mas foi 80%

Achei curioso como, na mesma seção (nível 1), o tópicos propôs uma questão sobre o efeito Cherenkov. Duas questões relativamente complicadas para uma seção de nível 1, ainda mais com assuntos como esses.

Aliás, quando fui tentar encontrar as resoluções dessas duas questões com o solucionário que tenho disponível, percebi que quase todas as questões dessa seção sobre polarização da luz foram removidas ou substituídas (inclusive essas duas). Provavelmente o solucionário é de uma versão mais recente ainda.

por **Giovana Martins** Sáb 04 Nov 2023, 17:53

Então, o tópicos não mostra muito o cálculo, porque salvo engano, para demonstrar essa fórmula, é necessário usar matemática voltada para o ensino acadêmico.

Eu procurei a questão aqui no meu livro e não encontrei também. Achei até estranho uma questão de vestibular cobrando esse assunto. Isso é algo tão específico.

Disponha.