5/25/2018 Relatrio Do Exp. 13 - FIS124

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Universidade Federal da Bahia

Instituto de Fsica

Departamento de Fsica do Estado Slido

Fsica Geral e Experimental IV-E

Docente: Ricardo Marinho

Discentes: Paloma e Sidimar

Relatrio do Experimento 13 Polarizao com Micro-Ondas

1-ObjetivoVerificar o carter transversal de uma onda eletromagntica na

faixa das micro-ondas, observar e modificar seu estado de

polarizao. Medir a atividade ptica de um meio.

2-Material utilizadoDurante o experimento fizemos uso dos seguintes equipamentos:

Corneta transmissora de micro-ondas; Corneta receptora de micro-ondas; Grade polarizadora; Placa metlica refletora; Material opticamente ativo.

3-Procedimento Experimental3.1- Interpretao dos resultados3.1.1- Polarizao LinearArma-se o dispositivo como mostra a seguinte figura:

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Coloca-se as cornetas emissora e receptora com suas antenas na

posio vertical. Ajusta-se o boto Gain(ganho) no aparelho receptor

para uma posio intermediria (aproximadamente metade do giro) e

em seguida ajusta-se o boto Klystonvoltage procurando-se a

posio em que se observa a mxima deflexo no miliampermetro

do receptor. Ajusta-se o boto de ganho no receptor para 0,8 mA

como um valor de referncia.

Folga-se o parafuso que fixa o eixo da corneta receptora e gira-se

esta corneta em torno de seu eixo e anota-se que acontece.

Ao girar a corneta receptora de um ngulo de 90 ocorre deflexoda ponteira do miliampermetro de 0,8 mA para 0,0 mA.

Isso devido ao fato de que a corneta emissora emite micro-ondaslinearmente polarizadas na direo da antena, ou seja, na direovertical. A componente do campo eltrico oscila nessa direo, acorneta receptora quando girada de um ngulo de 90, fica com suaantena perpendicular a componente do campo eltrico E, portanto,no ocorre absoro de energia e nenhuma corrente gerada.Volta-se a corneta receptora posio normal (antena vertical) e

aperta-se o parafuso de fixao. Coloca-se a grade polarizadora

entre as cornetas e gira-se a grade mantendo seu plano frontalmente

s cornetas (mantendo-a perpendicular ao eixo das cornetas) e

anota-se o que ocorre.

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Ao girar a grade ocorre deflexo da ponteira do miliampermetrode 0,8 mA para 0,0 mA.

Isso porque a grade est inicialmente com as barras na direohorizontal que perpendicular a componente do campo eltrico E, e,portanto, as ondas so transmitidas sem qualquer alterao e atingea corneta receptora. Ao girar a grade, as barras ficam na direovertical, a mesma do componente do campo eltrico que geracorrente e ocorre absoro de energia, as ondas no so transmitidase no atinge a corneta receptora, fazendo com que a ponteira domiliampermetro despenque para 0,0 mA.Coloca-se as duas cornetas lado a lado e, frente destas, a uma

distncia de aproximadamente 30 cm, uma placa metlica, como na

figura abaixo:

Ajusta-se a posio desses elementos e o ganho do receptor de

modo a obter, novamente, aproximadamente 0,8 mA. Substitui-se a

placa pela grade polarizadora com as barras na posio vertical e

observa-se o resultado. Gira-se a grade at as barras ficarem na

horizontal e observa-se. Anota-se tudo o que acontece.

Ao trocar a placa pela grade polarizadora, ocorreu uma deflexona ponteira do miliampermetro tendendo a 0,0 mA.Ao girar a grade at as barras ficarem na horizontal, a ponteira domiliampermetro permanece tendendo a 0,0 mA.

Observa-se que, como a grade polarizadora est com suas barras naposio vertical e a componente do campo eltrico tambm est nadireo vertical, ocorre absoro de energia pelas barras da grade, ea componente vertical do campo E anulada. Ao girar a grade at as

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barras ficarem na horizontal, a componente do campo eltrico E ficaperpendicular direo das barras e a onda transmitidalinearmente polarizada na direo perpendicular s barras da grade.3.1.2- Rotao da direo de polarizaoColoca-se novamente as cornetas frente a frente, separadas de 50

cm, e ajusta-se o ganho do receptor novamente para 0,8 mA. Gira-

se a corneta receptora em torno do seu eixo at que nenhuma

corrente seja detectada no miliampermetro. Coloca-se ento a grade

entre as cornetas com as barras formando 45 com a direo

horizontal. Observa-se e anota-se o que ocorre. Pense em uma

explicao para o fato observado.

Ao colocar a grade com as barras formando um ngulo de 45,observou-se que a corrente aumenta mais rpido mxima).

Isso acontece porque se o campo eltrico da onda que chega gradefor oblquo com relao direo das barras, as componentes Ey eEz geram uma resultante do campo eltrico que ser detectado, isso devido ao carter transversal das micro-ondas, a micro-ondapolariza-se numa direo oblqua com ngulo de 45.3.1.3- Polarizao elptica e circularArma-se o dispositivo como mostra a figura abaixo:

Coloca-se a grade polarizadora, com as hastes verticais, frente da

placa metlica, sobre os ps de madeira encostada na placa. Medi-se

a distncia entre a placa e a grade e anota-se este valor. Gira-se a

corneta receptora em torno do seu eixo, anotando, a cada 45, a

corrente. Afasta-se um pouco (2 mm) a grade com relao placa

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mantendo-a paralela, repete-se o procedimento de giro da corneta

receptora e observa-se a variao. Continua-se afastando aos

poucos e repetindo-se o giro at encontrar uma posio para a grade

em que a variao da corrente seja mnima possvel. Anota-se a

distncia entre a grade e a placa em que isso ocorre bem como os

valores da corrente. Nesse ponto, a polarizao aproximadamente

circular (eixo da elipse igual ao eixo menor).

d (mm) 0 2 4 6 8 10

ngulo () I (mA) I (mA) I (mA) I (mA) I (mA) I (mA)

0 0,76 0,78 0,72 0,80 0,78 0,74

45 0,28 0,31 0,26 0,38 0,38 0,40

90 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

O ngulo correspondente corrente mxima onde a direo daantena receptora coincide com o eixo maior da elipse de polarizao,enquanto que, o ngulo correspondente corrente mnima onde adireo da antena receptora coincide com o eixo menor da elipse. Adistncia com mnima variao de corrente foi d=4mm, ou seja,nessa posio as componentes do campo eltrico e , chegam nacorneta receptora com uma diferena de fase de , ou seja, oeixo menor da elipse igual ao eixo maior, essa onda tempolarizao circular, j para os outros valores de d mm),correspondem s componentes do campo eltrico e , onde adiferena de fase quando as mesmas chegam a corneta assumivalores entre 0 e , polarizao elptica.3.1.4- Atividade pticaColoca-se as cornetas frente a frente de modo permitir a introduo,

entre elas, das caixas contendo o meio opticamente ativo e ajusta-se

a corrente para 0,8 mA. Utiliza-se o bloco de isopor entre a mesa e acaixa para ajustar a altura da caixa, como mostra a seguinte figura:

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Antes de colocar as caixas, gira-se a corneta receptora at obter-se

corrente mnima no miliampermetro. Coloca-se a caixa com as

esferas de isopor marcadas de vermelho entre as cornetas e observa-

se o que acontece. A seguir gira-se um pouco a corneta receptora de

modo a restabelecer a corrente mnima, anotando o ngulo de giro e

o sentido de rotao necessrio para isso. Executa-se esse

procedimento tambm para o outro meio opticamente ativo com

esferas marcadas de preto.

Experimenta-se tambm com o meio opticamente ativo que simula

um cristal. Esse meio contm placas de isopor preenchidas por

pequenas molas regularmente espaadas.

Caixa de esferas de isopor

Vermelha Preta Cristal

Comprimento (cm) 19,0 16,5 19,0

I (mA) 0,1 0,1 0,1

I (mA) 0,04 0,32 0,08

() 10 9 5

Sentido de rotao anti-horrio horrio anti-horrio

Ao fazer passar a onda linearmente polarizada na direo vertical,normal ao plano da mesa, pela caixa de esferas de isopor vermelhas,observamos um ngulo de rotao no sentido anti-horrio levgiro),isso significa que nessa caixa s existem esferas com molaslevgiras, que muda a direo de polarizao para a esquerda. Nacaixa com esferas de isopor pretas, observamos um ngulo de girono sentido horrio dextrgiro), isso quer dizer que a maioria dasmolas das esferas da caixa desviam a direo de polarizao da ondapara o lado direito molas dextrgiras). Na caixa que simula umcristal, como obtivemos um ngulo de 5, podemos dizer que maisda metade das espirais nas placas paralelas de isopor so espiraislevgiras, pois desviaram a direo de polarizao para a esquerdaanti-horrio).

Se o nmero de molas dextrgiras e levgiras fossemaproximadamente iguais, o ngulo de giro da direo de polarizaoseria aproximadamente zero, ou seja, meio opticamente inativo.3.2- Clculos3.2.1- Das medidas realizadas na seo 3.1.4 calcule a constante derotao ngulo de giro dividido pelo comprimento do meio

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opticamente ativo) para os meios opticamente ativos que vocutilizou.

Caixa de esferas de isopor

Vermelha Preta Cristal

Comprimento (dm) 1,90 1,65 1,90

I (mA) 0,1 0,1 0,1

I (mA) 0,04 0,32 0,08() 10 9 5

Sentido de rotao anti-horrio horrio anti-horrio

Constante de rotao 5,26 5,45 2,63

3.3- ConclusoAtravs do Experimento de Polarizao com Micro-ondas,

conseguimos verificar o carter transversal dessa ondaeletromagntica, observamos e modificamos sua direo de

polarizao usando uma grade com barras paralelas equidistantes,

com distncia entre ela menor que o comprimento de onda da

micro-onda. Vimos tambm que uma onda com polarizao linear

pode ser transformada em uma onda com polarizao elptica por

um processo de reflexo, como tambm podemos aproxima-la

tambm de uma onda com polarizao circular. Medimos a atividade

ptica de alguns meios materiais, um deles simula um cristal dequartzo. Que desvia a direo de polarizao assim como tambm as

esferas vermelhas e pretas que simulam as molculas de acar

dissolvidas em gua. Vale salientar tambm, os erros associados s

medidas, principalmente de corrente e ngulo de rotao, ao quais

os equipamentos no oferecem alta preciso permitindo maior

confiabilidade nos dados.