Paradoks tri polarizatora

1 · Predviđanje

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?

• 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.

2 · Postava

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.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj propušteni udio (y-os) naspram kuta srednjeg (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li ikad različit od nule?

4 · Analiza

1. 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.
2. 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%).

5 · Proširenje

1. 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.
2. 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.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis