光学
直交偏光フィルター
90°の2つの偏光子はすべての光をブロックする（Malus法則：I = I₀cos²θ → 0）。
直交偏光フィルター — インタラクティブな光学シミュレーション。90°の2つの偏光子はすべての光をブロックする（Malus法則：I = I₀cos²θ → 0）。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
マルスの法則
90° 直交した偏光板はすべての光を遮ります（マルス：I = I₀cos²θ → 0）。
偏光板はその軸に沿った電場成分のみを透過させます。90°で直交すると、どの成分も残りません。マルスの法則は角度間の強度 I = I₀ cos²θ を予測します — 偏光サングラスやLCDディスプレイの基礎です。
- I = I₀ cos²θ
- 直交 → 暗い
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
光が一つ目の偏光子を通り、続いて一つ目に対してある角度をもつ二つ目を通る。透過強度は二つの偏光子の軸の間の角度に対して滑らかに変化するか？
検討する予測
- 透過強度は角度に対して線形に減少する。
- 光は完全に通るか完全に遮られるかのどちらかで、滑らかな変化はない。
- はい — 透過強度は軸の間の角度の cos² に従い、ちょうど 90°（「直交」した偏光子）でゼロになる。
可変的な役割
設定するもの：
- 軸の間の角度 Δθ (°)
測定するもの：
- 透過割合（P2 を通過）
実験の進め方
- crossed-polarizers プリセットを開き、「リセット」を押す。二つの偏光子の軸は 90° 離れている（完全に直交しており、光は透過しない）。
- 透過強度の表示を有効にする。
- 各試行の二つの偏光子の軸の角度を設定し、二つ目を通過する光の割合を記録する。
支配方程式
マリュスの法則 — I = I₀·cos²θ
一つの軸に沿ってすでに偏光された光が、最初の偏光子に対して角度 Δθ をもつ二つ目の偏光子を通ると、その強度の cos²(Δθ) の割合が透過する。Δθ = 90°（「直交」）では、透過は正確にゼロまで低下する。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について、二つ目の偏光子を通る透過割合を 0.5·cos²(Δθ) として計算する — 0.5 は無偏光の光源が一つ目の偏光子で強度の半分を失うことを表し、cos²(Δθ) は二つ目でのマリュスの法則である。表と比較する。
- P2 を透過する割合が、軸の絶対的な向きではなく二つの軸の*間の角度*だけに依存する理由を説明する。また、ちょうど 90°（「直交」）で透過がゼロになる理由を説明する。
実験以外での活用
- 偏光サングラスは、偏光軸を垂直に向けることで、水面や道路からの反射のような水平方向に偏光したまぶしさを遮る。偏光サングラスをかけたまま頭を横に傾けると、まぶしさが突然再び見える理由をマリュスの法則を使って説明する。
- LCD 画面は、二つの直交偏光子の間に液晶層を置き、光の偏光を制御して各画素を通る光量を変える。「直交」（平行ではない）偏光子が画素の自然な既定の「オフ」状態になる理由を説明する。
- 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
- 直交偏光板へようこそ
- 最初の偏光板を選択
- 再生
- 偏光板を透過する強度
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。