La paradoja de los tres polarizadores
1 · Predecir
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?
- 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.
2 · Configurar
- 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°.
- Habilite la lectura de intensidad transmitida final.
- 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.
3 · Recopilar Datos
| Ángulo del polarizador medio (°) | fracción transmitida |
|---|---|
| 30.00 | |
| 45.00 | |
| 60.00 |
Traza la fracción transmitida (eje y) contra el ángulo medio (eje x) para tus tres ensayos. ¿Alguna vez es distinto de cero?
4 · Analizar
- 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%).
5 · Ampliar
- 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.
La física detrás de este experimento
Transmisión de tres polarizadores
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.