Polarisatsioon ja Maluse seadus
Maluse seadus
Valgus on laine, kes saab võnkuda liikudes külgsuunas igas suunas. Polarisaator on filter, kes laseb läbi ainult osa lainest, mis on temaenda teljega joondatud, seega valgus tuhmistub, kui sobimatuse nurk kasvab — ja kaks polarisaatorit ristatuna üheksakümne kraadiga blokeerivad valguse täielikult.
Valem
I = I₀ · cos²θ
- I — läbitud intensiivsus (W/m²): valguse heledus, kes polarisaatorist läbi jõuab
- I₀ — sissetulev intensiivsus (W/m²): valguse heledus enne, kui ta polarisaatorit tabab
- θ — nurk (degrees): nurk valguse polarisatsiooni ja polarisaatori telje vahel
Lahendatud näide
Polariseeritud valgus intensiivusega 8 vatti ruutmeetri kohta tabab polarisaatorit, kelle telg on pööratud 60 kraadi valguse suunast. Kui ere on valgus, kes läbi saab?
- I₀ = 8 W/m²
- θ = 60°
- I = I₀ · cos²θ
- I = 8 W/m² · cos²(60°) = 8 W/m² · 0.25
I = 2 W/m²
Kontrolli end
Sama 8 vatti ruutmeetri kohta valgus tabab nüüd polarisaatorit, pööratud 45 kraadi. Missugune intensiivsus läbi saab?
- Õige vastus: 4 W/m²
- 8 W/m²
- 2 W/m²
Õige! Neljakümne viie kraadi koosinuse ruut on pool, seega 8 W/m² × 0.5 = 4 W/m².
Kaks polarisaatorit on ristatud 90 kraadiga, seega valgus ei saa läbi. Kui sa libistad kolmanda polarisaatori vahele, kaldus 45 kraadi mõlemast, mis juhtub?
- Endiselt täielikult blokeeritud
- Õige vastus: Osa valgust saab nüüd läbi
- Kogu algne valgus saab läbi
Õigesti! Iga 45 kraadine aste laseb pool valgust (neljakümne viie kraadi koosinuse ruut on 0.5), seega 0.5 korda 0.5 võrdub 0.25 — veerand valgust hiilib läbi, kuigi välised kaks filtrit on ristatud.
Kus sa seda näed
Polariseeritud päikeseprillid rahustavad pimestava sära järvelt või märjalt teelt, sest peegeldunud valgus on osaliselt polariseeritud — horisontaalselt, täpselt see, mida läätsed on ehitatud blokeerima. LCD-ekraan on miljonid tillukesed hämarid, tehtud polarisaatoritest, ja 3D- kino prillid annavad igale silmale omaenda polarisatsiooni.
Tüüpilised vead
Tuhmumise seadus on cos², mitte cos: 45 kraadil intensiivsus ei lange mõnda leebesse murruossa, vaid täpselt pooleni — 45° cos² on 0.5, seega 8 W/m² saab 4 W/m²-ks. Kuulus üllatus on kolmas filter: kaks 90 kraadiga ristatud polarisaatorit blokeerivad kõik, ometi laseb 45 kraadiga nende vahele libistatud filter valgust jälle läbi, sest iga aste edastab saabuvast I = I₀ · cos²θ — iga lõige on poolitamine, mitte hävitamine.
Kuidas see seondub
Interferents tõestas, et valgus on laine; polarisatsioon kinnitab võnkumise suuna — külgsuunas, risti liikumisega, täpselt see, mida laine vajab ja osakeste voog ei oma. See sulgeb optika mooduli, Maluse poole-45-kraadil seadusega, kes jookseb vaikselt iga sinu päikeseprilli läätse ja LCD piksli sees.