البصريات
مستقطبان متعامدان
مستقطبان بزاوية 90° يحجبان كل الضوء (مالوس: I = I₀cos²θ → 0).
مستقطبان متعامدان — محاكاة البصريات تفاعلية. مستقطبان بزاوية 90° يحجبان كل الضوء (مالوس: I = I₀cos²θ → 0). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
قانون مالوس
مستقطبان بزاوية 90° يحجبان كل الضوء (مالوس: I = I₀cos²θ → 0).
تنقل المستقطبات مركبة المجال الكهربائي على امتداد محورها فقط. عند التقاطع 90° لا تنجو أي مركبة. يتنبأ قانون مالوس بالشدة I = I₀ cos²θ بين الزوايا — أساس النظارات الشمسية المستقطبة وشاشات الكريستال السائل.
- I = I₀ cos²θ
- مستقطبان متقاطعان → ظلام
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
ضوء يمر عبر مستقطب ثم ثانٍ بزاوية ما من الأول. هل تعتمد الشدة المنقولة بسلاسة على الزاوية بين محوري المستقطبين؟
توقعات للموازنة
- تتناقص الشدة المنقولة خطيًا مع الزاوية.
- الضوء إما يمر كليًا أو يُحجب كليًا — لا انتقال سلس.
- نعم — تتبع الشدة المنقولة جيب تمام مربع الزاوية بين المحورين، وتبلغ صفرًا عند 90° بالضبط («مستقطبان متعامدان»).
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الزاوية بين المحورين Δθ (°)
ما تقيسه:
- الكسر المنقول (عبر P2)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة المستقطبين واضغط إعادة. محورا المستقطبين على 90° تباعدًا (متعامدان تمامًا — لا ضوء يمر).
- فعّل قراءة الشدة المنقولة.
- اضبط الزاوية بين محوري المستقطبين لكل تجربة وسجل الكسر المنقول عبر الثاني.
المعادلة الحاكمة
قانون مالوس — I = I₀·cos²θ
الضوء المستقطب أصلًا على محور واحد، مارًا بمستقطب ثانٍ بزاوية Δθ عن الأول، ينقل كسر cos²(Δθ) من شدته. عند Δθ = 90° («متعامد») يهبط النقل إلى الصفر تمامًا.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لتجربة واحدة، احسب الكسر المنقول عبر المستقطب الثاني كـ0.5·cos²(Δθ) — 0.5 هي خسارة المصدر غير المستقطب نصف شدته عند المستقطب الأول، وcos²(Δθ) قانون مالوس عند الثاني. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يعتمد الكسر المنقول عبر P2 على الزاوية بين المحورين فقط، لا على توجههما المطلق — ولماذا تعطي 90° بالضبط («متعامدان») انتقالًا صفريًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تحجب نظارات الشمس المستقطبة الوهجَ المستقطب أفقيًا (كالانعكاسات عن الماء أو الطرق) بتوجيه محورها المستقطب رأسيًا. بقانون مالوس، اشرح لماذا قد يجعل إمالة رأسك جانبيًا أثناء لبسها الوهجَ يظهر فجأة من جديد.
- تستخدم شاشات LCD مستقطبين متعامدين مع طبقة بلورة سائلة بينهما تستطيع تدوير استقطاب الضوء بأمر، متحكمة بمقدار الضوء العابر في كل بكسل. اشرح لماذا المستقطبان «المتعامدان» (لا المتوازيان) هما حالة «الإطفاء» الطبيعية الافتراضية للبكسل.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في المستقطبين المتعامدين
- حدد المستقطب الأول
- اضغط تشغيل
- الشدة عبر المستقطبات
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.