Polarizācija un Maljusa likums
Maljusa likums
Gaisma ir vilnis, kas var vibrēt jebkurā sānu virzienā, tai ceļojot. Polarizātors ir filtrs, kas laiž cauri tikai to viļņa daļu, kas ir savienota ar savu asi, tāpēc gaisma top blāvāka, nesakritības leņķim augot — un divi polarizātori, šķērsoti deviņdesmit grādos, bloķē gaismu pilnīgi.
Formula
I = I₀ · cos²θ
- I — caurlaistā intensitāte (W/m²): gaismas spilgtums, kas tiek cauri polarizātoram
- I₀ — ienākošā intensitāte (W/m²): gaismas spilgtums pirms tās trāpa polarizātoram
- θ — leņķis (degrees): leņķis starp gaismas polarizāciju un polarizātora asi
Izrēķināts piemērs
Polarizēta gaisma ar intensitāti 8 vati uz kvadrātmetru trāpa polarizātoram, kura ass ir pagriezta 60 grādos no gaismas virziena. Cik spilgta ir gaisma, kas tiek cauri?
- I₀ = 8 W/m²
- θ = 60°
- I = I₀ · cos²θ
- I = 8 W/m² · cos²(60°) = 8 W/m² · 0.25
I = 2 W/m²
Pārbaudi sevi
Tā pati 8 vatu uz kvadrātmetru gaisma tagad trāpa polarizātoram, pagrieztam 45 grādos tā vietā. Kāda intensitāte tiek cauri?
- Pareizā atbilde: 4 W/m²
- 8 W/m²
- 2 W/m²
Pareizi! Četrdesmit piecu grādu kosinuss kvadrātā ir puse, tāpēc 8 W/m² × 0.5 = 4 W/m².
Divi polarizātori ir šķērsoti 90 grādos, tāpēc neviena gaisma netiek cauri. Ja tu iespraudīsi trešo polarizātoru starp tiem, pavērstu 45 grādos no abiem, kas notiek?
- Joprojām pilnīgi bloķēta
- Pareizā atbilde: Daļa gaismas tagad tiek cauri
- Viss sākotnējās gaismas tiek cauri
Pareizi! Katrs 45 grādu posms laiž cauri pusi gaismas (četrdesmit piecu grādu kosinuss kvadrātā ir 0.5), tāpēc 0.5 reiz 0.5 vienāds ar 0.25 — ceturtdaļa gaismas iesprūst cauri, kaut ārējie divi filtri ir šķērsoti.
Kur tu to redzi
Polarizētas saulesbrilles nomierina spīdumu no ezera vai slapja ceļa, tāpēc ka atstarotā gaisma ir daļēji polarizēta — horizontāli, tieši tas, ko lēcas ir būvētas bloķēt. LCD ekrāns ir miljoniem sīku regulētāju no polarizātoriem, un 3D kino brilles dod katrai acij savu polarizāciju.
Biežākās kļūdas
Nomākšanas likums ir cos², nevis cos: pie 45 grādiem intensitāte nekrīt uz kādu maigu daļu, bet tieši uz pusi — cos² no 45° ir 0.5, tāpēc 8 W/m² kļūst 4 W/m². Slavenais pārsteigums ir trešais filtrs: divi polarizātori, šķērsoti 90 grādos, bloķē visu, tomēr viena 45 grādu slīdēšana starp tiem laiž gaismu atkal cauri, tāpēc ka katrs posms laiž cauri I = I₀ · cos²θ no tā, kas ierodas — katrs grieziens ir halvēšana, nevis anihilācija.
Kā tas savienojas
Interference pierādīja, ka gaisma ir vilnis; polarizācija piesprauž vibrācijas virzienu — sāniski, perpendikulāri ceļojumam, kas ir tieši tas, kas vilnim vajag un daļiņu straumei trūkst. Tā noslēdz optikas moduli, ar Maljusa puses-pie-45-grādiem likumu klusi darbojoties katrā saulesbraillē un LCD pikseļī, kas tev pieder.