Resenha: Reflexão e polarização em óculos 3D

Experimento simples, explicação nem tanto! Reflexão e polarização em óculos 3D

Maria de Fátima da Silva Verdeaux

Instituto de Física, Universidade de

Brasília, Brasília, DF, Brasil

Jair Lúcio Prados Ribeiro

Programa de Pós-Graduação em

Ensino de Ciências, Universidade de

Brasília, Brasília, DF, Brasil

O enigma inicial

A massificação do cinema tridimensional (abreviado 3D) nos últimos tempos, além do surgimento de televisores que utilizam
essa tecnologia, tornou o acesso a óculos com lentes polarizadoras mais comum.
Um experimento simples pode ser conduzido com o uso de um óculos polarizador, usado em exibições de filmes 3D. Olhando-se no espelho enquanto usa esses óculos, o observador fecha um dos olhos. Nesse caso, a lente que recobre o olho oposto (aberto) parecerá negra, impedindo a visualização da imagem desse olho, ao mesmo tempo em que a imagem refletida do olho fechado continuará sendo observada. Embora isso pareça banal, a explicação do experimento envolve o raciocínio do conceito de polarização circular.

   

    Óculos RealD 3D, usado em cinemas

 

Representação da imagem observada no espelho com os olhos abertos.

 Representação da imagem observada no espelho com um dos olhos fechados.

O que é polarização?

Para entender a polarização, considere que existam dois tipos de ondas: aquelas onde a vibração perpendicular à propagação e aquelas onde a vibração e a propagação são paralelas longitudinais. As ondas eletromagnéticas, entre as quais a luz se inclui, são do primeiro tipo.
As ondas transversais apresentam uma importante propriedade: elas podem ser polarizadas, ou seja, podem apresentar um único plano de vibração. Há três tipos de polarização, que podem ser simulados com uma mola slink. A polarização plana ou linear é produzida quando oscilamos uma das extremidades da corda apenas na vertical (ou apenas na horizontal, ou ainda em qualquer outro plano). Entretanto, se oscilamos a corda com velocidade constante ao longo de uma circunferência, a polarização é dita circular. Nessa situação, pode haver dois tipos de ondas resultantes, dependendo do sentido de rotação: anti-horário ou horário.

No cinema 3D, os polarizadores usados nos projetores e nos óculos são polarizadores circulares simplificados. A projeção envolve duas imagens, projetadas com feixes de luz que possuem polarizações opostas: por exemplo, a imagem que deve ser vista pelo olho esquerdo é projetada com polarização horária, e a imagem vista pelo olho direito tem polarização anti-horária. Se observarmos a tela sem os óculos, veremos as duas imagens sobrepostas. Um polarizador circular que só deixa passar a polarização horária é colocado sobre o olho esquerdo, e o oposto ocorre com o olho direito. Agora, as imagens são “filtradas”, e o olho esquerdo observa apenas a imagem projetada à direita da tela enquanto o olho direito observa somente a outra, projetada à esquerda. A diferença de ângulo de visão entre as duas é levada em conta no processamento visual pelo cérebro, o qual combina as duas informações ópticas e gera o efeito tridimensional.

Projeção simultânea de duas imagens

Superposição de polarizadores com orientação oposta.

A resposta do enigma

 Em uma reflexão em um espelho plano, a polarização circular é invertida. Conclui-se assim que, após refletir-se no espelho, a luz de polarização horária retorna com polarização anti-horária, e é esse fenômeno que explica o enigma apresentado nesse artigo. Quando você se olha no espelho, na verdade, está olhando para a luz que reflete no rosto, é refletida no espelho e entra em seu olho. Porém, quando existe um filtro polarizador na frente do olho, a situação é mais confusa. A luz que sai do olho esquerdo (não polarizada) passa pelo polarizador horário e reflete-se no espelho, retornando com polarização anti-horária, só sendo capaz de atravessar o polarizador oposto, localizado sobre o olho direito.
Desse modo, cada olho vê a imagem do olho oposto. Ao fechar um dos olhos, por exemplo o esquerdo, a luz deixa de ser captada por esse olho. Como resultado temos: a lente sobre o olho direito (aberto) parecerá escura, pois você não está observando a luz que a atravessa. Já o olho fechado, o qual continua refletindo luz, é observado pelo olho aberto (um pouco escurecido, devido à absorção de luz pelo polarizador que cobre o olho fechado), pois nada se alterou para essa trajetória dos feixes de luz.
Esperamos ter mostrado que o fato de um experimento ser fácil nem
sempre quer dizer que terá uma resposta imediata. Ao contrário, acreditamos que esse experimento oferece múltiplas abordagens didáticas, por permitir a inclusão de um tema em um tópico aparentemente tão formal quanto a polarização. Sem dúvida, as aparências enganam.

Notas

1
Não é possível obter uma foto real do fenômeno descrito. Ou seja, para os observadores externos (como a própria câmera), o efeito não é visível.
2
Também é possível a obtenção de fotos tridimensionais sem o uso de polarizadores, apenas com filtros coloridos. Aplicativos para celulares e câmeras digitais já produzem tais fotos automaticamente.

Fonte: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol13/Num1/a05.pdf

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