قانون مالوس: دو قطبشگر با زاویه
1 · پیشبینی
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؟
- 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.
2 · آمادهسازی
- 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.
3 · گردآوری داده
| زاویهٔ میان محورها Δθ (°) | کسر گذرنده (از P2) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 45.00 | |
| 90.00 |
کسر گذرنده (محور y) را بر حسب Δθ (محور x) برای سه آزمایش رسم کنید. کجا دقیقاً صفر میشود؟
4 · تحلیل
- 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.
5 · گسترش
- 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.
فیزیک پشت این آزمایش
قانون مالوس
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.