Óptica

Paradoja de tres polarizadores

Inserta un tercer polarizador a 45° entre dos cruzados y la luz vuelve a pasar — I₀/8.

Paradoja de tres polarizadores — simulación interactiva de Óptica. Inserta un tercer polarizador a 45° entre dos cruzados y la luz vuelve a pasar — I₀/8. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Tres polarizadores

Inserta un tercer polarizador a 45° entre dos cruzados y la luz vuelve a pasar: I₀/8.

Insertar un tercer polarizador a 45° entre dos cruzados proyecta la luz sobre un eje que ninguno bloquea completamente, permitiendo una transmisión parcial — contraintuitivo pero requerido por factores de Malus secuenciales. La transmisión máxima puede alcanzar I₀/8 para filtros ideales.

• Intensidad transmitida I₀/8
• Polarizador central 45°

Informe de investigación

Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta de conducción

Dos polarizadores cruzados (90° separados) bloquean toda la luz. Si inserta un TERCER polarizador entre ellos en algún ángulo, ¿agregar otro elemento de bloqueo deja pasar MÁS luz?

Predicciones para pesar

• No: agregar cualquier polarizador adicional solo puede bloquear más luz, nunca menos.
• Sorprendentemente, sí: un polarizador medio en un ángulo intermedio en realidad deja pasar algo de luz, y paradójicamente, más polarizadores restauran la transmisión.
• Agregar un tercer polarizador no cambia nada si los dos exteriores todavía están cruzados.

Roles variables

Lo que configuraste:

• Ángulo del polarizador medio (°)

Lo que mides:

• fracción transmitida

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra el preajuste de tres polarizadores y presione Restablecer. Los polarizadores exteriores están fijados en 0° y 90° (cruzados); el del medio comienza en 45°.
2. Habilite la lectura de intensidad transmitida final.
3. Establezca el ángulo del polarizador medio para cada prueba (polarizadores externos fijados en 0° y 90°) y registre la fracción de luz que atraviesa los tres.

Ecuación rectora

Transmisión de tres polarizadores — I = I₀·cos²θ

Al pasar por tres polarizadores en secuencia se multiplican tres factores: el 50% de paso de luz no polarizada del primer polarizador y luego la ley de Malus cos² en cada paso de ángulo posterior. Un polarizador medio en un ángulo intermedio puede transmitir mucho más que dos polarizadores cruzados por sí solos.

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Para una prueba, calcule la fracción transmitida como 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), donde el factor 0.5 inicial representa la luz no polarizada que pasa por el primer polarizador, luego dos pasos de la ley de Malus (0° a θ_mid, luego θ_mid a 90°). Compare con la tabla. Confirme que θ_mid = 45° da exactamente 1/8.
• Explique por qué un polarizador medio en 45°, exactamente a medio camino entre los exteriores cruzados, maximiza el sorprendente efecto de "dejar pasar la luz": cada paso de 45° por sí solo transmite cos²(45°) = 50%, mucho mejor que saltar directamente de 0° a 90° (que transmite 0%).

¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?

• Este efecto de "más filtros, más transmisión" tiene un famoso análogo de la mecánica cuántica (el experimento de tres polarizadores que demuestra que la medición cambia un estado cuántico). Explique, en términos de ondas clásicas, por qué cada polarizador no solo "selecciona" la luz preexistente de su propia orientación, sino que proyecta activamente la luz sobre su propio eje, cambiando su estado.
• ¿Qué sucede con la fracción transmitida cuando el ángulo del polarizador medio se acerca a 0° (alineado con el primero) o 90° (alineado con el último)? Utilice su fórmula para verificar ambos límites y explique físicamente por qué tienen sentido.

• 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

1. Bienvenido a los tres polarizadores
2. Selecciona el polarizador central
3. Pulsa Reproducir
4. El polarizador central deja pasar la luz
5. Abre el Inspector
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

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Descargar ficha de laboratorio →

Polarización y ley de Malus