EXPERIMENTOS CON MICROONDAS

         OBJETIVOS:

         En esta práctica nos familiarizaremos con la microondas y su interacción con materiales conductores y dieléctricos. Reparemos en un paralelismo absolutos con el comportamiento de la luz visto en óptica, salvando la longitud de onda con la que trabajamos:

DETERMINACIÓN DE LA POLARIZACIÓN DEL CAMPO ELECTROMAGNÉTICO, EN LA BANDA DE MICROONDAS, EMITIDO POR UNA ANTENA DE BOCINA:

         Determinaremos antes de nada qué tipo de polarización que caracteriza las microondas emitidas por la antena de bocina que usaremos como generador.

         Para ello mediremos con una sonda la amplitud del campo eléctrico en las direcciones vertical y horizontal contenidas en un plano perpendicular a la dirección de emisión de la antena. Colocando la sonda a 30 Cm. de la antena y en frente de esta, leemos un voltaje proporcional al campo eléctrico en ese punto. Los valores medidos resultaron ser:

         En principio, este resultado correspondería con una polarización elíptica, con el eje mayor orientado verticalmente y muy excéntrica. Sin embargo, dado que la medida del campo horizontal es del mismo orden que el ruido captado por la sonda, consideraremos que la antena emite microondas polarizadas linealmente en la dirección de la vertical.

COMPROBACIÓN DE LA LEY DE MALUS:

         La ley de Malus nos dice qué intensidad se transmitirá a través de un polarizador lineal cuando incide sobre él una onda electromagnética. Viene dada por la expresión:

  (1)

donde I es la intensidad que emerge del polarizador, I₀ la intensidad que incide sobre él y es el ángulo que forma el plano de polarización del polarizador y el plano del campo eléctrico incidente.

         Hay que hacer notar que la escala de ángulos del polarizador usado estaba desplazado 90º, por lo que si llamamos al ángulo medido directamente, debemos trabajar con la expresión:

  (2)

         Hay otra consideración más: la sonda sólo detecta la componente que vibra en el plano en que se encuentra esta, por lo que en la práctica la intensidad del campo eléctrico que entra en juego es sólo una de sus componentes. Si E_T es el campo total que incide en el polarizador, la componente del campo que debemos tener en cuenta será:

  (3)

         Ademas, la intensidad viene dada por el cuadrado del campo eléctrico, por lo la intensidad a tener en cuenta será I₀', relacionada con I₀ mediante la expresión:

  (4)

         Usando esta expresión en (2) nos da:

  (5)

         Introduzcamos ahora el polarizador entre la antena y la sonda y midamos el voltaje suministrado por esta para distintos ángulos del polarizador. Las medidas son:

         Podemos representar ahora gráficamente el voltaje normalizado y    sen⁴() frente al ángulo:

         Podemos considerar, dada la casi coincidencia de ambas curvas, que la ley de Malus se cumple. Las irregularidades observadas para los casos en que el voltaje medido es pequeño, se deben al gran ruido de fondo.

         Repitamos ahora todo el proceso pero colocando la sonda horizontalmente. Ahora el ángulo medido es directamente el referido en la expresión (1) (ley de Malus). Debemos hacer también las mismas consideraciones respecto al campo, por lo que la formula que debemos usar ahora viene de combinar (1) y (4):

  (6)

         En esta ocasión, procediendo igual que antes, pero con la sonda horizontal, obtenemos: