Ejercicios: Polarización de la luz. Ley de Malus

Explica qué es la luz polarizada linealmente y por qué la polarización es una prueba de que la luz es una onda transversal y no longitudinal.

Escribe la ley de Malus e indica qué representa cada magnitud. Calcula la intensidad transmitida cuando $\theta = 0^\circ$ y cuando $\theta = 90^\circ$, si la intensidad de la luz polarizada que llega al analizador es $I_0$.

Un haz de luz polarizada linealmente con intensidad $I_0 = 80$ W/m² incide sobre un analizador cuyo eje de transmisión forma un ángulo de $60^\circ$ con la dirección de polarización de la luz. Calcula la intensidad de la luz que sale del analizador. Usa $\cos 60^\circ = 0{,}5$.

Un haz de luz natural (no polarizada) de intensidad $I_N = 120$ W/m² atraviesa un polarizador ideal. Después incide sobre un analizador cuyo eje forma un ángulo de $30^\circ$ con el eje del polarizador. Calcula la intensidad de la luz tras el polarizador y tras el analizador. Usa $\cos 30^\circ = 0{,}866$.

Lázaro observa que la intensidad de la luz polarizada que sale de un analizador es el $25\,\%$ de la intensidad que llega a él. Determina el ángulo entre el eje de transmisión del analizador y la dirección de polarización de la luz incidente.

Se hace girar un analizador ideal frente a un haz de luz polarizada linealmente de intensidad $I_0$. Completa mentalmente una tabla con la intensidad transmitida para los ángulos $0^\circ$, $30^\circ$, $45^\circ$, $60^\circ$, $90^\circ$ y $180^\circ$, expresándola como fracción de $I_0$. Luego indica en qué ángulos la intensidad es máxima y en cuáles es nula, y explica por qué se repite cada $180^\circ$.

Un haz de luz natural de intensidad $I_N$ atraviesa tres polarizadores ideales colocados en serie. El eje del primero es vertical, el del segundo forma $45^\circ$ con la vertical y el del tercero es horizontal ($90^\circ$ con la vertical).

1. a) Calcula la intensidad a la salida de cada polarizador en función de $I_N$.

1. b) Si se retira el polarizador intermedio, calcula la intensidad que sale del último y compárala con la del caso anterior.

1. c) Explica por qué colocar un tercer polarizador entre otros dos cruzados permite que pase luz.

Camila dispone de un polarizador y un analizador ideales. Coloca primero el analizador con su eje paralelo al del polarizador y mide una intensidad de $60$ W/m² con luz polarizada que llega a él. Luego lo gira un ángulo $\theta$ y la intensidad medida baja a $15$ W/m².

1. a) Determina el ángulo $\theta$ girado.

1. b) Calcula la intensidad que mediría si girara el analizador hasta $\theta' = 2\theta$ y explica cómo se relaciona con el resultado anterior.

1. c) Indica si existe otro ángulo entre $0^\circ$ y $360^\circ$ para el que se mida $15$ W/m² y justifica tu respuesta.