Andrade Javier 02

Universidad Autonoma de Baja California. Laboratorio de Optoelectronica.

2015-1.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA.

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS E INGENIERIA.

INGENIERIA EN ELECTRONICA.

LABORATORIO DE OPTOELECTRONICA.

PRACTICA # 2.

Polarizacion, Ley de Fresnel, Ley de Malus. .

INSTRUCTOR: Alejandra Serrano Trujillo.

ALUMNO : Javier Alejandro Andrade Delgado.

12 DE MARZO DE 2015.


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INTRODUCCION.

Aplicar la teora de la polarizacin, la ley de Malus y la Ley de Fresnel, para comprobar el comportamiento de los haces paralelos polarizados, y el efecto de los polarizadores lineales sobre la luz, en la ptica geomtrica, cuando inciden contra distintas superficies y materiales, mediante el desarrollo experimental con el equipo de laboratorio.

OBJETIVO.

Comprobar el fenmeno de polarizacin. Verificar experimentalmente la ley de Malus para el caso tanto de uno, como dos polarizadores. Asi como verificar experimentalmente las ecuaciones de Fresnel.

TEORIA.

La polarizacin, es una propiedad de las ondas electromagnticas (normalmente

transversales), la cual describe las diferentes orientaciones de oscilacin que pueden presentar. La luz al pertenecer a este tipo de ondas, tambin presenta dicha propiedad. Para verificar que efectivamente, este fenmeno se presenta en una onda electromagntica como la luz, se requiere de un dispositivo especial llamado lente polarizador. Un lente polarizador reduce el efecto del reflejo de luz en las superficies, el cual puede ser descrito mediante las ecuaciones de Fresnel.

Al hacer incidir un haz de luz a travs de un lente polarizador, se modifica el estado de

polarizacin de este haz (orientacin de la oscilacin), o sea que el lente solo permite una orientacin especifica de la oscilacin. Para saber la cantidad de energa que se pierde al momento de hacer incidir un haz de luz a travs de un lente polarizador, nos apoyamos de la ley de Malus. Esta ley tambin nos ayuda a encontrar las componentes polarizadas de una fuente de luz, cuyas caractersticas nos son desconocidas.

MATERIAL Y DESARROLLO.

-Fuente de luz natural, con generacin de haces paralelos Basic Optics Light Source Pasco: OS-8470 -Fuente de luz lser -2 Polarizadores lineales Pasco -Base ptica Graduada con Prisma semicircular (medio crculo) Pasco: OS-8465 -Equipo de medicin Xplorer GLX Pasco PS-2002, y sensor de intensidad luminosa


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-PASPORTGeneral Science Sensor PS-2168 -1 hoja de papel milimtrico -Regla y transportador.

RESULTADOS.

Parte I. Polarizacion de la Luz.

ANGULO DE LENTE POLARIZADOR(GRADOS).

INTENSIDAD (mW).

Luz sin lente 250

0 44.6mw

90 35.5mw

180 40.8mw

360 43.8mw

Tabla 1.- Luz no polarizada a traves lente polarizador.


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Tabla 2.- Luz polarizada a travs de un lente polarizador

ANGULO DE LENTE POLARIZADOR(GRADOS)

INTENSIDAD(mW).

Luz sin lente .666mw

0 .023mw

90 .660mw

180 .337mw

360 .666mw


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Parte II. Luz no polarizada a travs de un polarizador.

ANGULO DE LENTE POLARIZADOR(GRADOS)

INTENSIDAD(uW).

Luz no Polarizada 3.41

0 10.03

10 9.89

20 9.91

30 9.97

40 9.96

50 9.87

60 9.89

70 9.87

80 9.92

90 9.98

100 9.86

110 9.86

120 9.92

130 9.95

140 10.02

150 9.99


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160 10.01

170 9.98

Tabla 3.- Luz no polarizada a travs de un polarizador.

Parte III. Luz no polarizada a travs de dos polarizadores (Ley de malus primera demostracin).


INTENSIDAD (uW).

0 2.3

0 2.3

10 2.29


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20 2.25

30 2.21

40 2.16

50 2.1

60 2.07

70 2

80 1.97

90 2.01

100 2.05

110 2.07

120 2.08

130 2.19

140 2.22

150 2.26

160 2.28

170 2.29

180 2.29

Tabla 4.- Luz no polarizada a traves de dos polarizadores


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PARTE IV.-LUZ POLARIZADA A TRAVS DE UN POLARIZADOR (LEY DE MALUS 2DA DEMOSTRACIN)


INTENSIDAD (mW).

0 0.7

10 0.71

20 0.66

30 0.58

40 0.48

50 0.32

60 0.22

70 0.12

80 0.05

90 0.02

100 0.02

110 0.07

120 0.14

130 0.24

140 0.36

150 0.48

160 0.55

170 0.62

180 0.65

Tabla 5.- Luz polarizada a travs de un polarizador.


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PARTE V.-LUZ POLARIZADA A TRAVS DE DOS POLARIZADORES (LEY DE MALUS 3ER

DEMOSTRACIN).


INTENSIDAD (mW).

0 0.53

10 0.56

20 0.54

30 0.49

40 0.42

50 0.33

60 0.23

70 0.14

80 0.07

90 0.01

100 0

110 0.02

120 0.07


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130 0.14

140 0.23

150 0.32

160 0.39

170 0.52

180 0.54

Tabla 6.- Luz polarizada a travs de dos polarizadores.

PARTE VI.- LUZ NO POLARIZADA: REFLEXIN Y TRANSMISIN EN UN PRISMA.

ANGULO DE INCIDENCIA (GRADOS)

INTENSIDAD RAYO REFLEJADO (uW)

INTENSIDAD RAYO REFRACTADO (uW)

5 80 4

10 80 3.7

15 80 3.7

20 70 1.7

25 73.6 1.6

30 73.7 1.7

35 63.7 2.8


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40 59.4 5.7

45 32.6 5.3

50 33 0.2

PARTE VII.-LUZ POLARIZADA: REFLEXIN Y TRANSMISIN EN UN PRISMA.

ANGULO DE INCIDENCIA (GRADOS)

INTENSIDAD RAYO REFLEJADO (uW)

INTENSIDAD RAYO REFRACTADO (uW)

5 80 4

10 80 3.7

15 80 3.7

20 70 1.7

25 73.6 1.6

30 73.7 1.7

35 63.7 2.8

40 59.4 5.7

45 32.6 5.3

50 33 0.2


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ANALISIS Y CONCLUSIONES.

Empleando las ecuaciones matemticas correspondientes de la teora, encuentre el valor para los siguientes parmetros: a) Coeficiente de reflectancia. Perpendicular = -1.55 Paralelo = -2.65

b) Coeficiente de transmisin. Perpendicular = -.553 Paralelo = 0.718 c) ngulo de Brewster. Theta~= 56 grados. d) Reflectancia. R = 0.042 e) Transmitancia. T = 0.95.

Como comprob las leyes de Fresnel?, Qu elementos pticos utilizo?, Cules fueron las condiciones bajo las cuales se pudo comprobar? Se comprobaron las leyes de Fresnel, haciendo un experimento el cual consista en rotar un prisma en una base graduada hasta encontrar el angulo en el cual, la luz se reflejaba completamente en el prisma semicircular y la intensidad luminosa era casi nula. Ese haz reflejado se paso por un polarizador el cual se roto su eje polarizador hasta encontrar un angulo en el cual la intensidad de la luz reflejada alcanzaba un punto mximo (estado de polarizacin correcto). Explique el fenmeno del ngulo de Brewster,Con qu elemento ptico se observ?, Cules fueron las condiciones bajo las cuales se pudo observar dicho fenmeno?, Cules son las fuentes experimentales de error en esta prctica?, Cmo se comparan los resultados medidos, contra los tericos, representados por las leyes de Fresnel? El angulo de Brewster, es el angulo de incidencia en el cual la componente del campo elctrico de un haz reflejado en una superficie, esta polarizado completamente. Esto quiere decir que su componente de campo elctrico es paralela a la superficie en donde incide. Se tuvo que hacer ajustes a la forma en que estaban acomodados los aparatos de medicin. El angulo de Brewster experimental tiene un valor menor. Este error se debe a la forma en que


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se tuvieron que ajustar los aparatos tanto de medicin, como las fuentes de luz. Indique experimentalmente cunto es el ngulo de Brewster de la interfase vidrio-aire. El angulo de Brewster es de aproximadamente 50 grados, ya que ah disminuye a casi cero la intensidad del haz transmitido. Indique cul es el ngulo de Brewster terico, y comprelo contra el valor experimental medido. Determine el error relativo y el error absoluto correspondiente. Angulo teorico = 56 grados. Angulo experimental = 50 grados. Error relativo = 10.71 % Error absoluto = 6.

Conclusiones y Observaciones..

Algunas mediciones fueron difciles de hacer, por el equipo de laboratorio no tener la altura indicada, asi que recurrimos al la ayuda de libros, para alinear verticalmente las fuentes de luz no polarizada. El sensor que se utilizo en la primera sesin de laboratorio se tuvo que cambiar en la segunda sesin de laboratorio ya que dejo de funcionar. El sensor que se utilizo de manera posterior, no estaba calibrado para la longitud de onda a la que trabaja los laseres del equipo de laboratorio, asiq ue estas mediciones presentadas solo son como referencia, ya que sin importar la longitud de onda, la luz al ser una onda electromagntica, tiene la propiedad de polarizacin. Y por ende tambin posible que se cumplan las ecuaciones de Fresnel, asi como tambin la ley de Malus.


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Bibliografia.

1.- OPTOELECTRONICS AND PHOTONICS, Principles and practices. S.O. Kasap. Prentice Hall 2.- PTICS, Hecht. Addisson Wesley, cuarta edicin.

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