Polarització

Notes prèvies

Tot i que l’àmbit de treball d’aquesta aplicació correspon a fenòmens de polarització, el nivell amb què es tracta supera àmpliament el corresponent a alumnat de secundària. És per això que recomanem utilitzar únicament els apartats relacionats amb fenòmens de canvi de medi amb materials dielèctrics. Això fa que resulti molt aconsellable que, com a pas previ a la utilització d’aquesta aplicació, l’alumnat hagi treballat amb anterioritat a classe conceptes com ara angle d’incidència, reflexió o refracció, índex de refracció d’un medi, angle límit, etc.

Tot i això, atès que un dels fenòmens ondulatoris més característics és el de la polarització i atès que, tot i que de forma qualitativa, sí que s’hi fa referència quan es desenvolupa aquest tema dins de l’assignatura de Física, no es descarta la possibilitat que amb algun grup en concret es puguin aprofitar altres opcions del programa. Això, de totes maneres, implicaria ampliar els conceptes previs necessaris i introduir les definicions de polarització circular, el·líptica, angle de Brewster, etc.

Finalment, considerem fora de l’abast de l’alumnat preuniversitari la comprensió adequada dels conceptes necessaris per utilitzar la part corresponent a medis conductors, i és per això que no s’hi fa cap referència en la descripció posterior de l’aplicació.

Descripció del programa

Introducció

Aquesta aplicació pretén mostrar dues característiques bàsiques del comportament ondulatori de la llum, com són la polarització i els fenòmens de canvi de medi.

Això explica que es trobi dividida en tres parts clarament diferenciades: polarització, dielèctrics i conductors. Al llarg d’aquesta descripció, com hem comentat anteriorment, només ens referirem a les dues primeres, i en ordre invers, és a dir, descriurem en primer lloc l’apartat de canvi de medi en medis dielèctrics, i després explicarem breument les opcions incloses dins de l’apartat de polarització.

Desenvolupament de l’aplicació

Dielèctrics

En accedir a aquesta opció, es poden distingir tres espais de treball: a la part superior esquerra es veu la representació dels tres raigs: incident (color vermell), reflectit (color verd) i refractat (color blau). Hem de tenir en compte que la incidència sempre es considera des del medi d’índex n al medi d’índex n′.

A sota d’aquesta representació trobem tres barres de desplaçament que permeten modificar els valors corresponents als índexs de refracció dels dos medis (n i n′), i l’angle d’incidència de la llum sobre la superfície de separació dels medis. Com a resultats, l’aplicació ens proporciona els valors de l’angle de refracció i de l’angle de Brewster, i en el cas que la llum incideixi des d’un medi d’índex superior a un d’índex inferior, el valor de l’angle límit.

Explicar amb detall les representacions que trobem a la part dreta de l’aplicació significaria aprofundir en la teoria de polarització amb un rigor que excediria la intenció d’aquesta guia. De totes maneres, sí que es poden comentar una sèrie de detalls sobre els gràfics que hi trobem:

• Per defecte, el programa selecciona l’opció de Coeficients de Fresnel, on es representen els valors d’aquests coeficients enfront de l’angle d’incidència. Aquests coeficients relacionen les amplituds de les ones reflectida i transmesa, tant per la component del camp elèctric que vibra paral·lela al pla d’incidència (p) com per la que vibra perpendicularment a aquest pla (s), enfront de l’amplitud de l’ona incident. Com a punts d’interès, resulta interessant estudiar el cas en què l’angle d’incidència superi l’angle límit (fenomen de reflexió total), i quan coincideixi amb l’angle de Brewster (només reflexió al pla perpendicular al d’incidència).

• Si treballem amb l’opció de Polarització, veurem les representacions dels estats de polarització de les tres ones (incident, reflectida i transmesa) amb els seus colors corresponents.

Polarització

El fenomen de la polarització es pot explicar si considerem una ona electromagnètica lluminosa com el resultat de la superposició de dues ones planes perpendiculars entre elles, amb la mateixa freqüència, amplituds diferents i desfasades un cert angle. Aquests valors es poden modificar mitjançant les barres de desplaçament corresponents, i el resultat d’aquests canvis són els que es presenten als dos gràfics que trobem.

Aquest apartat requereix un nivell teòric superior a l’exigit en un curs preuniversitari, tot i que podria ser utilitzat per explicar, per exemple, els conceptes de desfasament i amplitud d’una ona, o fins i tot es podria aprofitar la representació inferior per il·lustrar la superposició dels camps elèctric i magnètic en què es pot dividir qualsevol ona electromagnètica (seleccionant un desfasament nul entre les dues components).

Possibilitats de treball

Dins d’aquest apartat, hem seleccionat un conjunt de situacions que haurien de permetre a l’alumnat utilitzar al màxim les possibilitats que ofereix aquesta aplicació. Creiem que els aspectes fonamentals a treballar serien els relacionats amb els canvis de medi, utilitzant l’aplicació, per exemple, per comprovar resultats previs obtinguts mitjançant la llei de Snell, o per visualitzar el fenomen de la reflexió total.

(En construcció)