La paradoxa dels tres polaritzadors

1 · Prediu

Dos polaritzadors creuats (a 90°) bloquen tota la llum. Si insereixes un TERCER polaritzador entre ells en cert angle, deixa passar MÉS llum afegir un altre element blocant?

• No: afegir qualsevol polaritzador addicional només pot blocar més llum, mai menys.
• Sorprenentment, sí: un polaritzador central en angle intermedi deixa de fet tornar a passar una mica de llum: més polaritzadors restaurant paradoxalment la transmissió.
• Afegir un tercer polaritzador no canvia res si els dos exteriors continuen creuats.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «La paradoxa dels tres polaritzadors» i prem Restableix. Els polaritzadors exteriors estan fixos a 0° i 90° (creuats); el central comença a 45°.
2. Activa la lectura d'intensitat final transmesa.
3. Defineix l'angle del polaritzador central per a cada prova (exteriors fixos a 0° i 90°) i enregistra la fracció de llum que travessa tots tres.

3 · Recull dades

Representa la fracció transmesa (eix y) contra l'angle central (eix x) per a les tres proves. És mai diferent de zero?

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula la fracció transmesa com a 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), on el factor inicial 0.5 compta la llum no polaritzada passant el primer polaritzador, i després dos passos de llei de Malus (0° a θ_mid, i θ_mid a 90°). Compara-ho amb la taula. Confirma que θ_mid = 45° dóna exactament 1/8.
2. Explica per què un polaritzador central a 45° — exactament a mig camí entre els exteriors creuats — maximitza l'efecte sorprenent de «deixar tornar a passar la llum»: cada pas de 45° tot sol transmet cos²(45°) = 50%, molt millor que saltar directament de 0° a 90° (que transmet 0%).

5 · Amplia

1. Aquest efecte de «més filtres, més transmissió» té un anàleg cèlebre en mecànica quàntica (l'experiment dels tres polaritzadors demostrant que la mesura canvia un estat quàntic). Explica, en termes ondulatoris clàssics, per què cada polaritzador no «selecciona» simplement llum preexistent de la seva orientació, sinó que projecta activament la llum sobre el seu propi eix, canviant-ne l'estat.
2. Què passa amb la fracció transmesa quan l'angle del polaritzador central s'acosta a 0° (alineat amb el primer) o a 90° (alineat amb l'últim)? Comprova tots dos límits amb la teva fórmula i explica físicament per què tenen sentit.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles