Paradoks Tiga Polarisasi
1 · Memprediksi
Dua polarizer bersilangan (terpisah 90°) menghalangi semua cahaya. Jika Anda memasukkan polarizer KETIGA di antara keduanya pada sudut tertentu, apakah menambahkan elemen pemblokiran lain akan membuat LEBIH BANYAK cahaya masuk?
- Tidak — menambahkan polarizer tambahan hanya akan menghalangi lebih banyak cahaya, tidak menguranginya.
- Anehnya, ya — polarizer tengah pada sudut menengah sebenarnya membiarkan sebagian cahaya masuk kembali, lebih banyak polarizer yang secara paradoks memulihkan transmisi.
- Menambahkan polarizer ketiga tidak mengubah apa pun jika dua polarizer terluar masih bersilangan.
2 · Pengaturan
- Buka preset tiga polarizer dan tekan Reset. Polarizer luar dipasang pada 0° dan 90° (bersilang); yang tengah dimulai pada 45°.
- Aktifkan pembacaan intensitas transmisi akhir.
- Tetapkan sudut polarizer tengah untuk setiap percobaan (polarizer luar ditetapkan pada 0° dan 90°) dan catat fraksi cahaya yang berhasil melewati ketiganya.
3 · Kumpulkan Data
| Sudut polarizer tengah (°) | Fraksi yang ditransmisikan |
|---|---|
| 30.00 | |
| 45.00 | |
| 60.00 |
Plot pecahan yang ditransmisikan (sumbu y) terhadap sudut tengah (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah selalu bukan nol?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung fraksi yang ditransmisikan sebagai 0,5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), di mana faktor awal 0,5 memperhitungkan cahaya tak terpolarisasi yang melewati polarizer pertama, kemudian dua langkah hukum Malus (0° ke θ_mid, lalu θ_mid ke 90°). Bandingkan dengan tabel. Konfirmasikan θ_mid = 45° memberikan tepat 1/8.
- Jelaskan mengapa polarizer tengah pada 45° — tepat di tengah-tengah antara polarizer luar yang bersilangan — memaksimalkan efek mengejutkan 'biarkan cahaya masuk kembali': setiap langkah 45° saja mentransmisikan cos²(45°) = 50%, jauh lebih baik daripada melompat lurus dari 0° ke 90° (yang mentransmisikan 0%).
5 · Perluas
- Efek 'lebih banyak filter, lebih banyak transmisi' ini memiliki analogi mekanika kuantum yang terkenal (eksperimen tiga polarizer yang menunjukkan bahwa pengukuran mengubah keadaan kuantum). Jelaskan, dalam istilah gelombang klasik, mengapa setiap polarizer tidak hanya 'memilih' cahaya yang sudah ada sebelumnya dengan orientasinya sendiri, namun secara aktif memproyeksikan cahaya ke porosnya sendiri, mengubah keadaannya.
- Apa yang terjadi pada fraksi yang ditransmisikan ketika sudut polarizer tengah mendekati 0° (sejajar dengan yang pertama) atau 90° (sejajar dengan yang terakhir)? Gunakan rumus Anda untuk memeriksa kedua batasan tersebut dan jelaskan secara fisik mengapa keduanya masuk akal.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Transmisi Tiga Polarizer
Melewati tiga polarizer secara berurutan mengalikan tiga faktor: 50% diteruskan cahaya tak terpolarisasi pada polarizer pertama, kemudian hukum Malus cos² pada setiap langkah sudut berikutnya. Polarizer tengah pada sudut perantara dapat mentransmisikan lebih dari dua polarizer bersilangan saja.