Quantitative approach to light polarization: Exploring the Law of Malus with the PhyPhox App

da Silva Santos, Marcelo Franklin; Laia, André Scheidegger

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Revista Brasileira de Ensino de Física

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Sumário

Produtos e Materiais Didáticos • Rev. Bras. Ensino Fís. 45 • 2023 • https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2022-0320 copy

Quantitative approach to light polarization: Exploring the Law of Malus with the PhyPhox App

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

The present work describe the construction of an alternative experimental apparatus for the practical teaching of light polarization through the law of Malus, using low-cost materials and the smartphone with the PhyPhox application, to collect and analyze quantitative data in schools that do not have formal laboratory structures. This feature is intended to facilitate the process of proving and understanding Malus’s law, as it is possible to demonstrate the theory with real data and good accuracy. The material presented is easy to build and can be done by teachers and high school students. In addition, the proposed didactic tool also allows relating the concepts of electric fields and the wave character of light to the phenomenon of polarization of light. This proposal allows students to carry out quantitative experimental activities of analysis of laboratory data and develop a better understanding of the technologies used in objects and every day electronic devices, even when they do not have a physics laboratory.

Keywords:
Polarization of Light; Malus’s Law; Alternative Quantitative Experiment

Item	Quantidade
Polarizadores	2
União soldável de PVC (policloreto de vinila) de 50 mm ou similar	1
Base de madeira	1
Conjunto de Elásticos	1
Transferidor	1
Cola quente	1
Lanterna	1
Suporte para o smartphone (tripé)	1
Smartphone com o aplicativo PhyPhox devidamente instalado	1
Computador para controlar remotamente o smartphone e analisar os dados	1

Ângulo (°)	Intensidade (lx)	Desvio Padrão	$I / I_{m a x}$	Desvio Padrão	Ângulo (°)	Intensidade (lx)	Desvio Padrão	$I / I_{m a x}$	Desvio Padrão
0	5297	33	1,000	0,006	90	0,52	0,51	0,000	0,001
10	5156	41	0,973	0,008	100	122	2	0,023	0,001
20	4734	27	0,893	0,005	110	537	2	0,101	0,001
30	4043	39	0,763	0,007	120	1002	1	0,189	0,001
40	3252	32	0,614	0,006	130	1801	22	0,340	0,004
50	2326	29	0,439	0,006	140	2799	43	0,528	0,008
60	1449	14	0,274	0,003	150	3798	20	0,717	0,004
70	862	6	0,163	0,001	160	4626	17	0,873	0,003
80	280	4	0,053	0,001	170	5073	31	0,958	0,006
90	0,52	0,51	0,000	0,001	180	5264	32	0,994	0,006

$\cos^{2} θ$	$M_{1} = \frac{I}{I_{m a x}}$	Desvio Padrão	$M_{2} = \frac{I}{I_{m a x}}$	Desvio Padrão	$M_{3} = \frac{I}{I_{m a x}}$	Desvio Padrão	$M_{4} = \frac{I}{I_{m a x}}$	Desvio Padrão
0	9,8 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,5 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,8 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,6 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,9 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,8 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,7 $\times$ 10 $^{- 5}$	9,6 $\times$ 10 $^{- 5}$
0,0302	0,037	0,001	0,053	0,001	0,0232	4,4 $\times$ 10 $^{- 4}$	0,034	0,001
0,117	0,112	0,002	0,163	0,002	0,101	0,002	0,103	0,002
0,25	0,198	0,006	0,275	0,004	0,193	0,008	0,197	0,008
0,4132	0,341	0,003	0,439	0,006	0,342	0,004	0,339	0,006
0,5868	0,531	0,007	0,614	0,006	0,533	0,007	0,559	0,007
0,75	0,718	0,004	0,765	0,008	0,721	0,005	0,753	0,007
0,8830	0,859	0,004	0,895	0,005	0,879	0,004	0,893	0,007
0,9698	0,962	0,008	0,972	0,010	0,965	0,006	0,970	0,006
1	1	0,006	1	0,006	1	0,006	1	0,006

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