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

• 5 minuts

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

• http://www.rrfisica.cat/num/num16/article_num=31&pos=4&total=8&art=172.html
  

Agraïments

L'experiència presentada en aquest article correspon a una rèplica d'una caixa exposada a l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO, Castelldefels). Aquesta caixa va ser construïda per Emilio Gualda sota el consentiment i seguint les instruccions de Rafael García Molina, de la Universidad de Murcia. En Rafael té publicada aquesta experiència en la seva pàgina web i sota el títol "Pared (in)franqueable":

• http://bohr.inf.um.es/miembros/rgm/ff/2009-Pared(In)franqueable.pdf
  

ISSN: 1988-7930 DL:  B-31773-2012   Adreça a la xarxa: www.RRFisica.cat    Adreça electrònica: redaccio@rrfisica.cat  difusio@rrfisica.cat
Comitè de redacció : Josep Ametlla, Octavi Casellas, Xavier Jaén, Octavi Plana, Jaume Pont i Santi Vilchez
Treballem conjuntament : Societat Catalana de Física, Associació de Professores i Professors de Física i Química de Catalunya,XTEC, Universitat Politècnica de Catalunya, Universitat de Barcelona

Recursos de Física col·labora amb ciències Revista del Professorat de Ciències de Primària i Secundària (Edita: CRECIM-UAB)