Optika

Paradoks triju polarizatora

Umetni treći polarizator pod 45° između ukrštenih i svjetlost ponovno prolazi — I₀/8.

Paradoks triju polarizatora — interaktivna simulacija: Optika. Umetni treći polarizator pod 45° između ukrštenih i svjetlost ponovno prolazi — I₀/8. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Tri polarizatora

Umetni treći polarizator pod 45° između ukrštenih i svjetlost ponovno prolazi — I₀/8.

Umetanje trećeg polarizatora pod 45° između ukrštenih projicira svjetlost na os koju nijedan potpuno ne blokira, dopuštajući djelomičan prijenos — kontraintuitivno, ali nužno iz uzastopnih Malusovih čimbenika. Vršni prijenos može dostići I₀/8 za idealne folije.

• I₀/8 propušteno
• 45° u sredini

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Dva ukrštena polarizatora (90° apart) blokiraju svu svjetlost. Ako umetneš TREĆI polarizator između njih pod nekim kutem, pušta li dodavanje još jednog blokirajućeg elementa VIŠE svjetlosti kroz?

Predviđanja za odvagnuti

• Ne — dodavanje bilo kojeg dodatnog polarizatora može samo blokirati više svjetlosti, nikad manje.
• Iznenađujuće, da — srednji polarizator pod međukutom zapravo pušta neku svjetlost natrag, više polarizatora paradoksalno vraća prijenos.
• Dodavanje trećeg polarizatora ne mijenja ništa ako su vanjska dva još ukrštena.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Kut srednjeg polarizatora (°)

Što mjeriš:

• Propušteni udio

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav three-polarizers i pritisni Resetiraj. Vanjski polarizatori fiksni su na 0° i 90° (ukršteni); srednji počinje na 45°.
2. Omogući očitanje konačnog propuštenog intenziteta.
3. Postavi kut srednjeg polarizatora za svaki pokušaj (vanjski fiksni na 0° i 90°) i zabilježi udio svjetlosti koji prolazi kroz sva tri.

Odgovarajuća jednadžba

Prijenos triju polarizatora — I = I₀·cos²θ

Prolazak kroz tri polarizatora u nizu množi tri faktora: propust od 50% prvog polarizatora za nepolariziranu svjetlost, zatim Malusov zakon cos² na svakom sljedećem kutnom koraku. Srednji polarizator pod međukutom može propustiti daleko više od dva ukrštena polarizatora sama.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj propušteni udio kao 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), gdje početni faktor 0.5 pokriva nepolariziranu svjetlost koja prolazi prvi polarizator, a zatim dva koraka Malusovog zakona (0° na θ_mid, zatim θ_mid na 90°). Usporedi s tablicom. Potvrdi da θ_mid = 45° daje točno 1/8.
• Objasni zašto srednji polarizator na 45° — točno na pola puta između ukrštenih vanjskih — maksimizira iznenađujući učinak „vrati svjetlost kroz“: svaki korak od 45° sam propušta cos²(45°) = 50%, mnogo bolje nego skok ravno s 0° na 90° (koji propušta 0%).

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Ovaj učinak „više filtéra, više prijenosa“ ima poznati kvantno-mehanički analog (pokus s tri polarizatora pokazuje da mjerenje mijenja kvantno stanje). Objasni, u klasičnim valnim terminima, zašto svaki polarizator ne „odabire“ samo postojeću svjetlost svoje orijentacije, nego aktivno projicira svjetlost na svoju os, mijenjajući njezino stanje.
• Što se događa s propuštenim udjelom kako kut srednjeg polarizatora približava 0° (poravnat s prvim) ili 90° (poravnat s posljednjim)? Koristi svoju formulu za provjeru obje granice i objasni fizikalno zašto imaju smisla.

• 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

1. Dobro došli u tri polarizatora
2. Odaberi srednji polarizator
3. Pritisni Pokreni
4. Srednji polarizator propušta svjetlost
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Polarizacija i Malusov zakon