polarización de microondas

8/18/2019 Polarización de Microondas

1/6

Polarización de Microondas

Resumen: Esta práctica consiste en

verificar la Ley de Malus utilizando unequipo que emite microondaslinealmente polarizadas. Por otra parte,utilizando el mismo equipo emisor,observaremos el funcionamiento de unarejilla metálica como polarizador demicroondas. Finalmente, determinamosel ángulo de Brewster para una interfaceaire-polietileno.

Palabras clave: Ley de Malus;

polarización de ondas; ángulo deBreswste; ángulos de incidencia.

Introducción

Malus descubrió la polarización de la luzen 1808, lo realizó casualmente mirandoa través de un cristal de calcita la luzreflejada en las ventanas del Palacio deLuxemburgo. Cuando un haz de luzblanca incide bajo un cierto ángulo sobre

la superficie pulimentada de una láminade vidrio ordinario, se encuentra quedespués de la reflexión está polarizadolinealmente. Polarizado linealmentesignifica que toda la luz vibraparalelamente a un plano que pasa por eleje del haz. Aunque el ojo no sea capazde apreciar la diferencia entre esta luz yla incidente, su polarización o asimetríapuede demostrarse fácil mente mediante

una segunda reflexión.

Ley de Malus

Esta ley establece cómo varía laintensidad transmitida por el analizadorcon el ángulo que forma su plano detransmisión con el del polarizador. La

demostración de esta ley se basa en elsimple hecho de que cualquier vibraciónpolarizada linealmente, como, p. ej., laproducida por nuestro polarizador, puededescomponerse en dos: una paralela al

plano de transmisión del analizador yotra normal a él, y solo se transmite laprimera. En la figura 1, A representa laamplitud transmitida por el polarizador,cuyo plano de transmisión corta al de lafigura según la línea de trazos vertical.

Figura 1. Descomposición de la amplitud dela luz polarizada linealmente.

Ángulo de Brewster

Tomando un experimento como eldescrito en la figura 2

Figura 2. Polarización por reflexión.


2/6

Consideremos que un haz de luz nopolarizada incide bajo un ángulo sobre un dieléctrico, tal como el vidrio,conforme indica la figura 3 (a). Habrásiempre un rayo reflejado OR y otro

refractado 0T. Un experimento como eldescrito en la figura 2, demuestra que elrayo reflejado OR está parcialmentepolarizado, y que solo para cierto ángulose halla totalmente polarizado.

Figura 3 (a) Polarización por reflexión yrefracción. (b) Ley de Brewster para elángulo de polarización.

Brewster descubrió por primera vez que

para este ángulo de polarización φ losrayos reflejado y refractado formanexactamente un ángulo de 90°. Estenotable descubrimiento permiterelacionar la polarización con el índice derefracción.

Como para el ángulo ROT =90° (figura 3 (b))

tenemos que , lo que da

Esta es la Ley de Brewster, que dice queel ángulo de polarización depende sólodel índice de refracción.

DESARROLLOI. LEY DE MALUSI.1 El emisor del equipo producemicroondas linealmente polarizadas a lolargo del eje del diodo que las genera;

esta dirección es vertical cuando elemisor se encuentra en su posiciónnormal como indica la figura 4.

I.2 De igual modo, el diodo del receptorresponde únicamente a la componentede la señal de microondas polarizada alo largo de él (vertical) en la posiciónnormal del receptor mostrada en lafigura 4.

I.3 Disponga el equipo como se indicaen la figura 4 y ajuste los controles delreceptor de modo que se tenga unalectura de escala completa

aproximadamente.

I.4 Afloje ligeramente el tornillo quesujeta al emisor y gírelo un ángulo θ conrespecto a la dirección vertical) del diodoreceptor. Observe como varía la lectura

en el receptor cuando θ varia de 0° a90°, registre las lecturas para losdiferentes valores de θ, con intervalos de10°. Para ello, sírvase de la escalaangular marcada en la parte posterior delemisor. Realice la serie completa demediciones al menos 5 veces y calcule elpromedio L de las 5 lecturas para cadavalor de θ.

ACTIVIDAD 1 A partir de los datos

obtenidos calcule para cada valor de θ la

razón en la que es el valor de correspondiente a θ= 0°, y presente susresultados en una tabla.


3/6

Lo es L de θ en O°

ACTIVIDAD 2. En una misma grafica

represente los valores de obtenidos

y la relación

, dada por la ley deMalus.

ángulo I/Io

0 1

10 0.9698

20 0.883

30 0.7540 0.5868

50 0.4131

60 0.25

70 0.1169

80 0.0301

90 0

I/Io=cos^2( θ )

Nota: La lectura del receptor es sóloaproximadamente proporcional a laintensidad (o irradiancia) de la señalrecibida, por lo que no cabe esperar unaconcordancia perfecta entre las

cantidades e

Figura 4 Dispositivo Experimental

II. POLARIZADOR DICROICO.

II.1 Regrese su emisor a posición normal(figura 4) y, por medio del porta-

componentes, coloque la rejilla metálica(polarizador) frente a la corneta demicroondas con las rendijas en posiciónhorizontal.II.2 Ajuste los controles del receptor paratener una lectura de media escalaaproximadamente.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20 40 60 80

R a z ó n L

/ L o

Angulo

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20 40 60 80 100

R a

z ó n I

/ I o

Ángulo θ

θ lectura

1lectura

2lectura

3lectura

4lectura

5L

promedioRazónL/Lo

0 1 0.96 0.96 0.96 0.96 0.968 1

10 0.96 0.9 0.94 0.94 0.92 0.932 0.9628

20 0.94 0.84 0.9 0.9 0.9 0.896 0.9256

30 0.86 0.8 0.82 0.84 0.84 0.832 0.8595

40 0.8 0.72 0.78 0.74 0.78 0.764 0.789250 0.64 0.6 0.6 0.62 0.64 0.62 0.6404

60 0.44 0.44 0.44 0.4 0.46 0.436 0.4504

70 0.26 0.24 0.24 0.26 0.26 0.252 0.2603

80 0.08 0.07 0.06 0.06 0.08 0.07 0.0723

90 0 0 0 0 0 0 0


4/6

II.3 Gire el polarizador para que lasrejillas queden ahora en posición verticaly observe como se modifica la lectura enel receptor.

ACTIVIDAD 3. Con base a lasobservaciones anteriores, deduzca eindique qué dirección tiene el eje detransmisión de la rejilla con respecto a ladirección de las rejillas.

La dirección del eje de transmisión esperpendicular respecto a la dirección delas rejillas.

II.4 Retire del polarizador, pero no deje

en su lugar el porta-componentes, y gireel emisor hasta que la dirección de sudiodo forme un ángulo de 90° conrespecto a la del diodo receptor. Observela lectura.

II.5 Coloque nuevamente el polarizadorfrente al emisor con sus rejillas inclinadas45° con respecto a la vertical y observela lectura nueva.

ACTIVIDAD 4. Enuncie los hechosobservados en los incisos II.4 y II.5 y deuna explicación breve.Resultado:

Para el punto II.4 la lectura esta en unpunto máximo, sin embargo, al colocar elemisor 45° con respecto a la verticalreduce su intensidad, con una lecturamenor.

III. ÁNGULO DE BREWSTER.

III.1 Prepare el dispositivo experimentalde la figura 5 con los diodos emisor yreceptor en posición horizontal.

III.2 Coloque el panel de polietileno detal manera que su superficie frontal,sobre la que incide la señal del emisor,contenga, al eje de giro (vertical) de la

mesa giratoria.

III.3 Gire la mesa hasta que el ángulo deincidencia de la microonda sobre el panelsea de 20° y gire el brazo móvil delgoniómetro hasta que el receptor quedeen la dirección de la señal reflejada en elpanel (recuerde que θr = θi).

III.4 Ajuste los controles del receptorpara tener una lectura de media escala

aproximadamente.

III.5 Incremente el ángulo de incidenciacon intervalos de 5°, hasta un valormáximo de 90°. En cada paso, ajuste laposición del brazo móvil del goniómetro yregistre la lectura del receptor.

ACTIVIDAD 5. Trace una gráfica de laslecturas Lr del receptor obtenido en elinciso III.5, en función de los ángulos deincidencia θi y estime a partir de ella elángulo de Brewster (θp).


5/6

Resultados:

θi Lr

20 0.5

25 0.38

30 0.32

35 0.24

40 0.2

45 0.18

50 0.08

55 0

60 0.06

65 0.06

70 0.29

75 1

80 0.24

85 1.2

90 sale de escala

Según la gráfica, el ángulo de Brewster(θp) es de 55°

Debido a que el material que utilizamosabsorbe las ondas, hay un decrementoen la lectura en 65°.

Conclusiones: Para la primera parte dela actividad verificamos con los datosobtenidos la Ley de Malus, al compararla relaciones L/Lo e I/Io debido a que la

lectura del receptor es aproximada a lairradiancia de la señal recibida.Comprobamos cómo varía la intensidadsegún el ángulo de transmisión. Debido alas condiciones del experimento losresultados tuvieron variacionescomparados con los teóricos ya que nose realizo bajo condiciones ideales yaque las transmisiones de las otras mesasafectaban nuestras lecturas.

Para la segunda actividad comprobamoslo visto en la práctica anterior, cuandocambiábamos el ángulo de polaroid, queen este caso fue una placa de aluminio

en forma de rejillas.

Finalmente, encontramos el ángulode Brewster. Comprobamos que elángulo entre el rayo reflejado yrefractado forman un ángulo de 90°

permitiéndonos encontrar la relaciónentra la polarización y a refracción, esdecir, que el ángulo de polarizacióndepende sólo del índice derefracción.

Bibliografía:

Hecht E. “ÓPTICA”, Editorial Adisson -Wesley Iberoamericana

3a. ediciónEspaña, 2000

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 20 40 60 80 100

L r

Angulo θi


6/6

Universidad Nacional

Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Acústica y Óptica.

Práctica 5: “Polarización de Microondas”

Integrantes del Equipo:

Castellanos Velasco Luis ÁngelGonzales Márquez SalvadorMéndez Cruz EduardoMonterrubio Peña Jesús Alejandro

Ciudad Universitaria, a 25 de septiembrede 2013

polarización de microondas

Documents