Polarização eletromagnética (da luz)

Ana Lucia Souto

Professora de Física e Ciências

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As ondas eletromagnéticas, como a luz, se propagam em todas as direções a partir de sua fonte. Um exemplo simples disso é uma lâmpada acesa, que ilumina todos os cantos de um ambiente.

Polarizar uma onda eletromagnética significa restringir essas direções, orientando sua vibração em um único plano ou direção. Isso é feito com a ajuda de dispositivos chamados polarizadores.

Todas as ondas eletromagnéticas — como luz visível, raios X e micro-ondas — são formadas por oscilações de dois campos: elétrico e magnético. Esses campos vibram em planos perpendiculares entre si e à direção de propagação da onda (como representado na figura abaixo).

A título de simplificação, mostramos na figura o campo elétrico vibrando no plano vertical e o campo magnético vibrando no plano horizontal.

Porém, na realidade, as vibrações ocorrem em todas as direções perpendiculares à propagação da onda. Ou seja, uma luz não polarizada tem seus campos vibrando de forma aleatória em um plano tridimensional.

Abaixo mostramos outras representações, um pouco mais realistas, de uma onda eletromagnética não polarizada. Observe que as duas representações mostram apenas três direções de vibração da onda, isso devido à dificuldade de desenhar um evento tridimensional em um plano. Mas tenha em mente que as vibrações ocorrem em todas as direções.

Quando essa onda passa por um polarizador, ocorre uma "filtragem": apenas os componentes que vibram em uma direção permitida atravessam. O resultado é uma onda polarizada.

Tipos de polarização

Polarização linear

Na polarização linear, os campos vibram em um único plano. Isso acontece quando a onda passa por um polarizador que restringe a vibração à direção vertical ou horizontal (veja exemplos nos esquemas abaixo).

1. Polarizador vertical

As partículas do polarizador só permitem movimentos verticais. Assim, apenas os componentes verticais da onda passam.

2. Polarizador horizontal

Nesse caso, as partículas constituintes do polarizador podem se movimentar apenas na direção horizontal.

Essa restrição de movimento faz com que apenas os componentes horizontais dos campos elétrico e magnético das ondas eletromagnéticas atravessem o polarizador, emergindo do outro lado e continuando sua propagação.

Polarização elíptica

Se a onda atravessa um polarizador que permite movimentos tanto verticais quanto horizontais, mas com amplitudes diferentes, temos a polarização elíptica. O resultado é uma vibração em forma de elipse.

Observe a figura abaixo:

Polarização circular

Um caso especial da polarização elíptica é a polarização circular, onde as amplitudes vertical e horizontal são iguais. O campo elétrico descreve um círculo.

Observe a figura abaixo:

Como bloquear ondas eletromagnéticas usando polarizadores

Se dois polarizadores forem associados, um vertical e outro horizontal, é possível bloquear a passagem das ondas eletromagnéticas.

Observe na figura abaixo que o primeiro polarizador permite apenas a passagem do componente vertical das ondas eletromagnéticas. Já o segundo polarizador, permite apenas a passagem do componente horizontal.

Mas, nesse caso, não existe mais a componente horizontal da onda eletromagnética, visto que ela foi bloqueada pelo primeiro polarizador.

O bloqueio das ondas eletromagnéticos ocorre apenas com polarizadores perpendiculares entre si.

Polarizadores que possuem entre si ângulos menores que 90^o refratam parte da luz incidente por conta das interações e choques entre as partículas constituintes que vibram em torno de suas posições de equilíbrio. Esse fato está representado na figura abaixo.

Exemplos de polarizadores no dia a dia

Entre os polarizadores temos as lentes polaroides de óculos ou de máquinas fotográficas. A luz do sol e das estrelas ficam polarizadas ao passar por elas, visto que as luzes emitidas pelo Sol e pelas lâmpadas não são polarizadas.

O processo de polarização das ondas eletromagnéticas permite controlar a quantidade de radiação que chega a um objeto, ao olho ou a um ambiente.

Exercícios para praticar

Resolva as questões abaixo para testar sua compreensão sobre a polarização das ondas eletromagnéticas.

Questão 1

Questão 2

Questão 3

Questão 4

Relacione cada um dos polarizadores abaixo com o tipo de onda polarizada que ele produz:

Polarizador	Onda eletromagnética refratada
	a. Polarização elíptica b. Polarização vertical c. Polarização circular d. Polarização horizontal

a) 1a, 2b, 3c e 4d

b) 1b, 2d, 3c e 4a

c) 1c, 2a, 3d e 4b

d) 1d, 2c, 3b e 4a

Validar resposta

Gabarito explicado

Resposta certa: alternativa b) 1b, 2d, 3c e 4a.

Observe que o primeiro polarizador possui flechas verticais, indicando a orientação das vibrações de seus constituintes. Assim, a onda eletromagnética refratada é polarizada verticalmente.

O polarizador 2 possui apenas flechas horizontais, mostrando a direção das vibrações de seus constituintes. Assim, a onda eletromagnética refratada é polarizada horizontalmente.

Os polarizadores 3 e 4 possuem flechas horizontais e verticais, mostrando que as ondas eletromagnéticas possuem polarizações elípticas ou circulares.

No polarizador 3 as flechas possuem exatamente o mesmo tamanho indicando que nesse caso a polarização é circular - um caso especial da elipse.

O polarizador 4 produz, por sua vez, uma onda eletromagnética elipticamente polarizada.

Continue os seus estudos:

Dispersão da luz: o que é e como ocorre

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Ana Lucia Souto

Professora de Ciências e de Física da Educação Básica e do Ensino Superior, tendo iniciado a docência em 1990. Bacharel em Física, Mestre e Doutora em Biofísica e PhD em Biologia Estrutura - Universidade de São Paulo, USP.