Introducció
La polarització és un fenomen que es mostra només
en les ones transversals, com és el cas de les ones lluminoses.
La llum és una ona electromagnètica produïda per la vibració
d’electrons. Aquesta vibració crea un camp elèctric i un
camp magnètic oscil·latori. Aquests camps vibren perpendicularment
entre si i perpendiculars a la direcció de propagació de la llum.
Una font comuna de llum, com un fluorescent o una bombeta de LED, emet llum
no polaritzada, és a dir, no hi ha una direcció preferent d’acceleració
dels electrons que emeten la llum. La direcció de vibració dels
camps elèctric i magnètic podrien ser tan nombrosos com els electrons
que acceleren i els produeixen. Cadascuna de les radiacions que componen la
llum blanca pot prendre qualsevol direcció de vibració. A la figura
1, A i B, es representa la vibració
del camp elèctric d’una ona electromagnètica no polaritzada.
En el cas de la representació B, correspondria
a la descomposició dels components horitzontal i vertical dels vectors
de la figura 1-A .
|
Fig. 1 |
Si en el medi en què es propaga la llum no polaritzada
es col·loca un filtre polaritzador, és a dir, un filtre que només
deixa passar una direcció de vibració del camp electromagnètic,
la llum quan travessa aquest filtre perd intensitat lumínica, ja que
només passa una única direcció de vibració del camp
elèctric (i magnètic). En la figura 2 s’ha col·locat
un filtre polaritzador, que només deixar passar les radiacions el camp
elèctric de les quals vibra en la direcció vertical. La llum que
surt del polaritzador es diu que és llum polaritzada, el camp
elèctric vibra en la mateixa direcció que l’orientació
del polaritzador, que marca la direcció de transmissió. En el
cas de la figura 2 es diu que la llum està polaritzada en el pla YZ
(el camp elèctric vibra en la direcció Y
i la llum es propaga en la direcció Z)
|
Fig. 2 |
Si, en el cas de la figura 2, es col·loca un segon polaritzador
paral·lel al primer, de manera que els eixos de transmissió són
paral·lels (figura 3, esquerra), s’observa la mateixa intensitat
de llum, ja que les radiacions transmeses continuaran transmetent-se pel segon
polaritzador. En canvi, si el segon polaritzador es col·loca perpendicularment
al primer (aquesta disposició rep el nom de polaritzadors creuats),
en aquest cas les radiacions transmeses pel primer polaritzador són totalment
absorbides pel segon, de manera que la llum no arriba als nostres ulls i, per
tant, es veurà foscor.
|
Fig. 3 |
Material
Dues làmines de fusta de 30,0
cm x 37,0
cm pintades de color negre; dues làmines de fusta de 30,0
cm x 34,0 cm pintades
de color negre, dos marcs de fusta de 36
cm x 40,0 cm pintats
de color vermell, dues làmines de metacrilat transparent de 34,0
cm x 38,0 cm, dos filtres
polaritzadors, cola blanca, tisores, cinta adhesiva i diverses boles blanques
de poliestirè expandit.
|
Fig. 4 |
Procediment
1. Al mig d'una de les
làmines de fusta de 30,0
cm X 34 cm, fem un forat
al mig de 12 cm de
diàmetre, aproximadament, per poder introduir la mà i el braç
dins de la capsa.
2. Tallem amb tisores
una làmina polaroide en dos trossos, tal com s’indica a la figura
4, de manera que en superposar-los estiguin creuats.
|
Fig. 5 |
3. Enganxem els dos
trossos de filtres polaritzadors al metacrilat pels costats amb cinta adhesiva,
la qual no es veurà perquè quedarà tapada pels marcs de
fusta.
4. Fem el mateix amb
l’altra làmina polaroide i l’altra làmina de metacrilat.
Vigileu de col·locar correctament els dos trossos polaroides, de tal
manera que quan la capsa estigui muntada els filtres polaritzadors quedin a
l’interior de la capsa.
5. A continuació,
enganxem les làmines de fusta amb cola blanca i col·loquem a dins
diverses boles blanques de poliestirè expandit. El resultat s’observa
a la figura 5. En col·locar les dues làmines de metacrilat paral·leles
als polaritzadors, s’observa que apareix una mena de tela negre, però
és un efecte visual, ja que realment no hi ha res a l’interior.
|
Fig. 6 |
Orientacions per al professorat
|
Fig. 6 |
Temporització
Alumnes als quals s’adreça l’experiència
- Estudiants de batxillerat
Metodologia
- Es demana a un voluntari si pot treure una bola de poliestirè expandit.
- L’alumne col·locarà la mà pel forat i sense
cap problema podrà treure'n la bola. La resta d’alumnes veuran
com la mà del voluntari “travessa aquesta tela negra” sense
que es mogui (vegeu figura 6).
Conclusions de l’experiment
Els alumnes, quan veuen aquesta capsa, el primer que pensen
és que a l'interior hi ha un mirall. Quan veuen que en ficar-hi la mà
realment no hi ha res, aleshores es pregunten: “Què passa?”
Per orientar-los en la resposta, el docent primer explica què són
els filtres polaritzadors i per a què s’utilitzen, i aleshores
s'encoratja els alumnes que intentin explicar com estan col·locats els
polaritzadors per aconseguir l’efecte que veuen. Es pot fer servir aquesta
activitat per il·lustrar el fenomen de la polarització de forma
atractiva als estudiants o com a punt de partida per treballar després
les experiències de llum polaritzada proposades per Josep Ametlla en
l’article
|