Kolme polarisaatori paradoks

1 · Ennusta

Kaks ristatud polarisaatorit (90° kaugusel) blokeerivad kogu valguse. Kui sa sisestad KOLMANDA polarisaatori nende vahele mingil nurgal, kas teise blokeeriva elemendi lisamine laseb ROHKEM valgust läbi?

• Ei — täiendava polarisaatori lisamine saab ainult rohkem valgust blokeerida, mitte kunagi vähem.
• Üllatuslikult jah — keskpolarisaator vahepealsel nurgal laseb tegelikult osa valgust tagasi, rohkem polarisaatoreid taastades paradoksaalselt läbimist.
• Kolmanda polarisaatori lisamine ei muuda midagi, kui välised kaks on ikka ristatud.

2 · Seadista

1. Ava kolme polarisaatori eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Välised polarisaatorid on fikseeritud 0° ja 90° (ristatud); keskmine alustab 45°-l.
2. Lülita sisse lõpliku läbitud intensiivsuse näit.
3. Sea iga katse jaoks keskmise polarisaatori nurk (välised polarisaatorid fikseeritud 0° ja 90°) ja kirjuta üles valguse osa, kes kõigi kolme läbi jõuab.

3 · Kogu andmeid

Joonista läbitud osa (y-telg) keskmise nurga (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas ta on kunagi nullist erinev?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses läbitud osa kui 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), kus algne tegur 0.5 arvestab polariseerimata valgust esimesest polarisaatorist, seejärel kaks Maluse seaduse sammu (0°-lt θ_mid-ni, siis θ_mid-lt 90°-ni). Võrdle tabeliga. Kinnita, et θ_mid = 45° annab täpselt 1/8.
2. Selgita, miks keskpolarisaator 45°-l — täpselt pooltel ristatud välimiste vahel — maksimeerib üllatusliku „lase valgus tagasi“ efekti: iga 45° samm üksi edastab cos²(45°) = 50 %, palju paremini kui otsehüpe 0°-lt 90°-le (mis edastab 0 %).

5 · Laienda

1. Sellel „rohkem filtrid, rohkem läbimist“ efektil on kuulus kvantmehaanika analoog (kolme polarisaatori eksperiment, näidates, et mõõtmine muudab kvantolekut). Selgita klassikaliste lainete mõistes, miks iga polarisaator ei „vali“ lihtsalt juba olemasolevat valgust omaenda orientatsiooniga, vaid aktiivselt projitseerib valguse omaenda teljele, muutes tema olekut.
2. Mis juhtub läbitud osaga, kui keskmise polarisaatori nurk läheneb 0°-le (joondudes esimesega) või 90°-le (joondudes viimasega)? Kasuta oma valemit, et kontrollida mõlemat piiri, ja selgita füüsiliselt, miks nad on mõistlikud.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte