Trijų poliarizatorių paradoksas

1 · Spėk

Du sukryžiuoti poliarizatoriai (90° skirtumu) blokuoja visą šviesą. Jei įterpsi TREČIĄ poliarizatorių tarp jų tam tikru kampu, ar dar vieno blokuojančio elemento pridėjimas leidžia DAUGIAU šviesos praeiti?

2 · Paruošk

  1. Atidaryk „Trijų poliarizatorių paradoksas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Išoriniai poliarizatoriai fiksuoti 0° ir 90° (sukryžiuoti); vidurinis pradeda 45°.
  2. Įjunk galutinio perduotojo stiprio rodmuo.
  3. Nustatyk vidurinio poliarizatoriaus kampą kiekvienam bandymui (išoriniai poliarizatoriai fiksuoti 0° ir 90°) ir užsirašyk šviesos dalį, patekusian per visus tris.

3 · Rink duomenis

Vidurinio poliarizatoriaus kampas (°)Perduotoji dalis
30.00
45.00
60.00

Braišyk perduotąją dalį (y ašis) prieš vidurinio kampą (x ašis) savo trims bandymams. Ar ji kada nenulinė?

4 · Analizuok

  1. Vienam bandymui apskaičiuok perduotąją dalį kaip 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), kur pradinis 0.5 faktorius įskaito nepoliarizuotos šviesos praėjimą pirmąjį poliarizatorių, tada du Maljuso dėsnio žingsnius (0° iki θ_mid, tada θ_mid iki 90°). Palygink su lentele. Patvirtink, kad θ_mid = 45° duoda tiksliai 1/8.
  2. Paaiškink, kodėl vidurinis poliarizatorius ties 45° — tiksliai pusiaukelėje tarp sukryžiuotų išorinių — maksimizuoja stebinantįjį „leisk šviesai grįžti“ efektą: kiekvienas 45° žingsnis vienas perduoda cos²(45°) = 50 %, gerokai geriau nei šuolis tiesiogiai nuo 0° iki 90° (kuris perduoda 0 %).

5 · Išplėsk

  1. Šis „daugiau filtrų, daugiau pralaidumo“ efektas turi garsų kvantinės mechanikos analogą (trijų poliarizatorių eksperimentas, rodantis, kad matavimas keičia kvantinę būseną). Paaiškink, klasikinės bangos terminais, kodėl kiekvienas poliarizatorius ne tik „pasirenka“ jau esančią savo orientacijos šviesą, bet aktyviai projekteja šviesą ant savo ašies, keisdamas jos būseną.
  2. Kas atsitinka perduotajai daliai, vidurinio poliarizatoriaus kampui artėjant prie 0° (suderintam su pirmuoju) ar 90° (suderintam su paskutiniuoju)? Naudodamas savo formulę patikrink abu rėžius ir paaiškink fiziškai, kodėl jie turi prasmę.

Fizika už šio eksperimento

Trijų poliarizatorių pralaidumas

Praėjimas per tris poliarizatorius iš eilės daugina tris faktorius: pirmojo poliarizatoriaus 50 % nepoliarizuotos šviesos pralaidumą, tada Maljuso dėsnio cos² prie kiekvieno sekančio kampo žingsnio. Vidurinis poliarizatorius tarpiniame kampe gali perduoti gerokai daugiau nei du sukryžiuoti poliarizatoriai vieni.

← Grįžti prie eksperimento

Optika

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai