Poliarizacija ir Maljuso dėsnis
Maljuso dėsnis
Šviesa yra banga, kuri gali virpėti bet kuria krytimi skersai keliaudama. Poliarizatorius yra filtras, kuris praleidžia tik tai bangos daliai, suderintai su savo ašimi, tad šviesa temsta neatitikimo kampui augant — o du poliarizatoriai, sukryžiuoti devyniasdešimt laipsnių, blokuoja šviesą visiškai.
Formulė
I = I₀ · cos²θ
- I — perduotasis stipris (W/m²): šviesos ryškumas, patekantis per poliarizatorių
- I₀ — įeinantysis stipris (W/m²): šviesos ryškumas prieš jai pasiekiant poliarizatorių
- θ — kampas (degrees): kampas tarp šviesos poliarizacijos ir poliarizatoriaus ašies
Išnagrinėtas pavyzdys
Poliarizuota šviesa, kurios stipris yra 8 vatai kvadratiniam metrui, trenkiasi į poliarizatorių, kurio ašis pasukta 60 laipsnių nuo šviesos krypties. Kokia ryški yra praeinanti šviesa?
- I₀ = 8 W/m²
- θ = 60°
- I = I₀ · cos²θ
- I = 8 W/m² · cos²(60°) = 8 W/m² · 0.25
I = 2 W/m²
Pasitikrink
Ta pati 8 vatų kvadratiniam metrui šviesa dabar trenkiasi į poliarizatorių, pasuktą 45 laipsnių vietoj. Koks stipris praeina?
- Teisingas atsakymas: 4 W/m²
- 8 W/m²
- 2 W/m²
Teisingai! Kosinus kvadratu iš keturiasdešimt penkių laipsnių yra pusė, tad 8 W/m² × 0.5 = 4 W/m².
Du poliarizatoriai sukryžiuoti 90 laipsnių, tad jokia šviesa nepraeina. Jei įterpsi trečią poliarizatorių tarp jų, pasuktą 45 laipsnių nuo abiejų, kas atsitinka?
- Vis dar visiškai blokuojama
- Teisingas atsakymas: Dabar šiek tiek šviesos praeina
- Visa originali šviesa praeina
Teisingai! Kiekvienas 45 laipsnių pakopa praleidžia pusę šviesos (kosinus kvadratu iš keturiasdešimt penkių laipsnių yra 0.5), tad 0.5 kart 0.5 lygu 0.25 — ketvirtadalis šviesos prasmunka, nors išoriniai du filtrai sukryžiuoti.
Kur tai matai
Poliarizuoti akiniai ramina akinimą nuo ežero ar šlapiro kelio, nes atspindėta šviesa yra iš dalies poliarizuota — horizontaliai, būtent tai, ko lęšiai pastatyti blokuoti. LCD ekranas yra milijonai mažyčių dimmerių, pagamintų iš poliarizatorių, o 3D kino akiniai duoda kiekvienai akiai savo poliarizaciją.
Dažnos klaidos
Temdymo dėsnis yra cos², o ne cos: 45 laipsnių stipris nekrenta iki kokios nors švelnios dalies, o tiksliai per pusę — cos² iš 45° yra 0.5, tad 8 W/m² tampa 4 W/m². Garsus siurprizas yra trečiasis filtras: du poliarizatoriai, sukryžiuoti 90 laipsnių, blokuoja viską, tačiau vieno, pastatyto 45 laipsnių tarp jų, įslaisimas vėl leidžia šviesą, nes kiekviena pakopa perduoda I = I₀ · cos²θ to, kas atvyksta — kiekvienas kirpimas yra perpus, o ne anihiliacija.
Kaip tai siejasi
Interferencija įrodė, kad šviesa yra banga; poliarizacija prisega virpėjimo kryptį — šoną, statmeną keliavimui, būtent tai, ko bangai reikia ir ko dalelių srautui trūksta. Tai uždaro optikos modulį, su Maljuso puse-prie-45-laipsnių dėsniu, tyliai dirbančiu kiekviename tavo akinių lęšyje ir LCD pikselyje.