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By Lucien Silvano Alhanati

  Física

Ondas OND

Interferência, difração e polarização OND04

Polarização OND0403

O que é uma onda polarizada? OND040301

As ondas naturais podem vibrar em plano variáveis.
A onda é dita polarizada quando vibra num único plano fixo.

Vamos exemplificar com uma onda mecânica.
Consideremos uma corda presa numa extremidade e acionada na outra. Na extremidade onde é acionada produzimos vibrações normais à corda, porem em direções diferentes. Passamos a ter em propagação na corda uma onda transversal com vários planos de vibração denominada onda transversal natural.

Se colocarmos um anteparo normal á corda com, por exemplo.uma fenda vertical  com a corda passando pelo seu interior, a partir do anteparo a corda só vibrará no plano vertical e teremos uma onda polarizada verticalmente.

 A ondas longitudinais podem ser polarizadas? OND040302

Não, nas ondas longitudinais as partículas vibram na direção de propagação do movimento, não havendo portanto um plano de vibração.
Conseqüentemente as ondas sonoras no ar não podem ser polarizadas.

 A ondas eletromagnéticas como a luz podem ser polarizadas? OND040303

Sim, uma vez que são consideradas ondas transversais.

 Como obter na prática ondas luminosas polarizadas? OND040304

Existem vários processos para a obtenção da luz polarizada:
  • por reflexão
  • por transmissão
  • por polarizadores

Como se obtém luz polarizada por reflexão? OND040305

Quando uma onda natural se reflete numa superfície a parcela da luz refletida fica parcialmente polarizada.
A polarização parcial da luz refletida significa que a intensidade da vibração paralela à superfície refletora não é afetada pela reflexão, ao passo que as vibrações em outras direções são atenuadas. 

Quando o raio refletido e o refratado são perpendiculares o efeito da atenuação é máximo, sendo também máxima a parcela luminosa polarizada onde as vibrações são paralelas à superfície refletora.
O ângulo de incidência neste caso é denominado de Ângulo de Brewster.

 Como se obtém luz polarizada por transmissão? OND040306

Muitos cristais como a calcita, a turmalina, o quartzo e até o gelo, possuem dois índices de refração, significando portanto que a um raio incidente correspondem dois raios refletidos.
Os raios refletidos são de luz polarizada em planos ortogonais entre si, como mostra a figura.
Conseqüentemente podemos obter luz polarizada pela dupla refração da luz natural.

O que é um polaróide? OND040307

São placas de material plástico transparente impregnadas de cristais de polímeros de compostos de iodo com propriedades polarizadoras da luz.
Denominamos de polímeros à compostos formados por sucessivas aglomerações de moléculas fundamentais.
As figuras abaixo ilustram a ação do polaróide e a do polaróide analisador.
O polaróide transforma a luz natural em polarizada e o polaróide analisador permite determinar a posição do plano da luz polarizada.
Na primeira figura o polaróide analisador deixa passar toda a luz incidente, significando que o seu plano de polarização é o mesmo da luz incidente.
Na segunda figura o polaróide analisador não deixa passar a luz incidente, significando que o seu plano de polarização é ortogonal ao da luz incidente

Quase todos os pilotos de aeronaves comerciais usam óculos polaróides, qual é o motivo? OND040308

Os polaróides só deixam passar luz polarizada numa determinada direção eliminando a luz polarizada em outras direções.
A fotografia abaixo mostra dois óculos na posição horizontal deixando passar luz polarizada numa determinada direção, um óculos em posição vertical na figura não deixa passar nenhuma luz que tenha sido polarizada pelos outros óculos.

Os aviões comerciais com fuselagem polida recebem luz natural do Sol e a reflete polarizada.
A luz refletida no "nariz" do avião, em certas condições, é tão intensa que ofusca os pilotos. Para evitar este ofuscamento são usados óculos polaróides que só deixam passar a luz polarizada num determinado plano.
Os óculos polaróides reduzem a luz refletida sem causar problemas na visão direta dos pilotos com luz natural.

A que é devido o uso de filtros polaróides em máquinas fotográficas? OND040309

Em muitas fotografias a luz refletida em algumas superfícies se sobrepõe de forma indesejável à luz direta que vai formar a imagem a ser fotografada.
Para atenuar e muitas vezes anular este efeito indesejável da luz refletida são usados filtros polaróides nas máquinas fotográficas.

 O que é a isomeria ótica? OND040310

Dizemos que dois compostos são isômeros óticos quando possuem a mesma fórmula molecular, tendo fórmulas estruturais diferentes.
As fórmulas estruturais são simétricas em relação a um plano, como se fosse um espelho plano.

  A luz polarizada e a isomeria ótica. OND040311

Os isômeros óticos também denominados de enanciômeros (do grego enántios = contrário; 
mero
= parte) possuem as mesmas características físicas: como temperaturas de mudanças de estado, densidade, solubilidade etc, mas desviam o plano da luz polarizada  de forma diferente.
Enquanto um dos enanciômeros desvia o plano da luz polarizada no sentido horário sendo denominado de dextrógiro o outro desvia o plano da luz polarizada no sentido anti-horário sendo denominado de levógiro.

Apesar das propriedades físicas serem as mesmas 
os
efeitos fisiológicos são diferentes.

A figura abaixo mostra a fórmula estrutura de dois enanciômeros constituídos por um átomo de carbono com 4 ligações a radicais ou ramificações diferentes.
O átomo de carbono assimétrico está representado no centro de um tetraedro por uma esfera cinza e as suas ligações à radicais ou ramificações diferentes estão representadas por esferas menores, de cores diferentes situadas nos vértices do tetraedro.

A figura abaixo mostra que os dois enanciômeros têm fórmulas estruturais diferentes, uma vez que elas não podem ser superpostas.

  O que é uma mistura racêmica? OND040312

Uma mistura é dita racêmica quando é constituída pelos dois tipos (levógiro e dextrógiro) de enanciômeros em partes iguais.
A mistura racêmica não ação sobre a luz polarizada.

 O que é um açúcar invertido? OND040313

A solução de sacarose (C12H22O11), o açúcar de cana, desvia o plano da luz polarizada no sentido horário, isto é para a direita sendo portanto dextrógiro.
Quando hidrolisada por ação enzimática ela se divide em duas partes a glicose, uma cetose, e a frutose, uma aldose.

C12H22O11 + H2O >>> C6H12O6 + C6H12O6 
sacarose + água  >>>  glicose   +  frutose

Enquanto a sacarose é dextrógira a mistura da glicose com a frutose é levógira.
O açúcar invertido é sacarose hidrolisada, isto é, uma mistura de glicose com frutose.
O açúcar invertido é uma grande descoberta da indústria de alimentos doces uma vez que o açúcar invertido é muito mais doce que a sacarose, o seu uso representa uma grande economia de matéria prima.

 Como usar a luz polarizada para medir a concentração de determinadas substâncias? OND040314

O ângulo de rotação do plano da luz polarizada depende da substância, da distância percorrida pela luz no seu interior e da sua concentração.
Fazendo medições com os dispositivos mostrados na figura e comparando os resultados com padrões de valores conhecidos é possível medir as concentrações das substâncias nas soluções testadas.

  Como usar a luz polarizada para identificar o mel falsificado e o mel verdadeiro? OND040315

O sabor doce do mel é devido à presença do açúcar invertido produzido por enzimas das abelhas. 
O mel puro é portanto levógiro, enquanto que a sacarose usada na falsificação do mel é dextrógira.
Medindo a rotação da luz polarizada pela amostra do mel que está sendo analisado e comparando com padrões é possível avaliar a concentração do mel e da sacarose na amostra.

As anfetaminas e a luz polarizada. OND040316

A anfetamina possui dois isômeros óticos, sendo que um deles atua sobre o organismo e o outro não.
São comercializados dois produtos relativos a anfetamina, uma deles a Dexedrina que contem apenas o isômero que atua sobre o organismo e a Benzedrina que é uma mistura racêmica dos dois isômeros.
Isto significa que uma dose de x mg de Dexedrina tem como equivalente uma dose de 2x mg de Benzedrina.

 O aspartame e a luz polarizada. OND040317

O aspartame possui dois isômeros óticos um deles de sabor doce e o outro de sabor amargo.
O aspartame comercializado como adoçante artificial é evidentemente apenas um dos isômeros.

A talidomida e a luz polarizadaOND040318

Na década de 60 nasceram muitas crianças deformadas. Esta deformação foi atribuída a um medicamento, a talidomida, muito usado pelas mulheres grávidas para como tranqüilizante e estimulador do sono. O medicamento foi retirado do mercado.
Somente muito mais tarde foi constatado que a talidomida possuía dois isômeros óticos, o levógiro que era o causador das deformações e o dextrógiro que apenas produzia o sono. O medicamento comercializado na época era uma mistura racêmica. (consulta OND040312)

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