اپتیک
قطبشگرهای متقاطع
دو قطبشگر در 90° همهٔ نور را میبندند (مالوس: I = I₀cos²θ → 0).
قطبشگرهای متقاطع — شبیهسازی تعاملی اپتیک. دو قطبشگر در 90° همهٔ نور را میبندند (مالوس: I = I₀cos²θ → 0). آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
قانون مالوس
دو قطبشگر در 90° همهٔ نور را میبندند (مالوس: I = I₀cos²θ → 0).
قطبشگرها فقط مؤلفهٔ میدان الکتریکی موازی محورشان را عبور میدهند. در تقاطع 90° هیچ مؤلفهای نمیماند. قانون مالوس شدت I = I₀ cos²θ بین زوایا را پیشبینی میکند — پایهٔ عینکهای آفتابی قطبیده و نمایشگرهای LCD.
- I = I₀ cos²θ
- متقاطع → تاریک
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
نور از یک قطبشگر میگذرد، سپس از دومی با زاویهای نسبت به اولی. آیا شدت گذرنده بهنرمی به زاویهٔ میان محورهای دو قطبشگر بستگی دارد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- شدت گذرنده با زاویه بهطور خطی کم میشود.
- نور یا کامل میگذرد یا کامل بسته میشود — گذار نرمی نیست.
- بله — شدت گذرنده از cos² زاویهٔ میان محورها پیروی میکند و در دقیقاً 90° (قطبشگرهای «عمود») به صفر میرسد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- زاویهٔ میان محورها Δθ (°)
آنچه اندازه میگیرید:
- کسر گذرنده (از P2)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم قطبشگرهای عمود را باز کنید و Reset بزنید. محور دو قطبشگر 90° فاصله دارد (کامل عمود — هیچ نور نمیگذرد).
- قرائت شدت گذرنده را فعال کنید.
- زاویهٔ میان محور دو قطبشگر را برای هر آزمایش تنظیم کنید و کسر نور گذرنده از دومی را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
قانون مالوس — I = I₀·cos²θ
نورِ از قبل قطبیده در راستای یک محور، هنگام گذر از قطبشگر دومی که بهاندازهٔ Δθ با اولی زاویه دارد، کسری cos²(Δθ) از شدتش را عبور میدهد. در Δθ = 90° («متقاطع»)، گذر دقیقاً به صفر میافتد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، کسر گذرنده از قطبشگر دوم را 0.5·cos²(Δθ) حساب کنید — آن 0.5، نصفشدن شدت منبعِ قطبیدهنشده در قطبشگر اول است و cos²(Δθ) قانون مالوس در دومی. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا کسر گذرنده از P2 فقط به «زاویهٔ میان» دو محور بستگی دارد، نه به جهت مطلقشان — و چرا دقیقاً 90° («عمود») گذردهٔ صفر میدهد.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- عینک آفتابی قطبشی، انعکاسهای قطبیدهٔ افقی (مثل بازتاب از آب یا جاده) را با عمودیکردن محور قطبشش میبندد. با قانون مالوس توضیح دهید چرا سر را به پهلو کجکردن با این عینک میتواند بازتاب را ناگهان برگرداند.
- صفحههای LCD از قطبشگرهای عمود بر هم با لایهٔ بلور مایعی میانشان استفاده میکنند که با فرمان قطبش نور را میچرخاند و کنترل میکند هر پیکسل چند نور بگذرد. توضیح دهید چرا قطبشگرهای «عمود» (نه موازی) حالت پیشفرض طبیعیِ «خاموش» یک پیکسلاند.
- 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
- به قطبشگرهای متقاطع خوش آمدید
- انتخاب قطبشگر اول
- Play را بفشارید
- شدت از میان قطبشگرها
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.