Trīs polarizātoru paradokss

1 · Prognozē

Divi šķērsi polarizātori (90° viens no otra) bloķē visu gaismu. Ja tu iespraudīsi TREŠO polarizātoru starp tiem ar kādu leņķi, vai vēl viena bloķējoša elementa pievienošana laiž VAIRĀK gaismas cauri?

• Nē — jebkura papildu polarizātora pievienošana var tikai bloķēt vairāk gaismas, nekad mazāk.
• Pārsteidzoši, jā — vidējais polarizātors starpleņķī patiesībā laiž kādu gaismu atpakaļ cauri, vairāk polarizātoru paradoksāli atjaunojot transmisiju.
• Trešā polarizātora pievienošana neko nemaina, ja ārējie divi joprojām ir šķērsi.

2 · Iestati

1. Atver trīs polarizātoru eksperimentu un nospied Atiestatīt. Ārējie polarizātori ir fiksēti 0° un 90° (šķērsi); vidējais sākas 45°.
2. Ieslēdz gala caurlaistās intensitātes rādījumu.
3. Iestati vidējā polarizātora leņķi katram mēģinājumam (ārējie fiksēti 0° un 90°) un ieraksti gaismas daļu, kas nokļūst cauri visiem trim.

3 · Vāc datus

Zīmē caurlaisto daļu (y ass) pret vidējo leņķi (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai tā jebkad ir nenulles?

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini caurlaisto daļu kā 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), kur sākotnējais 0.5 faktors aprēķina nepolarizētai gaismai iziemošanai caur pirmo polarizātoru, tad divi Maljusa likuma soļi (0° uz θ_mid, tad θ_mid uz 90°). Salīdzini ar tabulu. Apstiprini, ka θ_mid = 45° dod tieši 1/8.
2. Izskaidro, kāpēc vidējais polarizātors 45° — tieši pa vidu starp šķērsajiem ārējiem — maksimizē pārsteidzošo „laiž gaismu atpakaļ cauri” efektu: katrs 45° solis viens pats laiž cauri cos²(45°) = 50%, daudz labāk nekā lecot tieši no 0° uz 90° (kas laiž cauri 0%).

5 · Paplašina

1. Šim „vairāk filtru, vairāk transmisijas” efektam ir slavens kvantu mehānikas analogs (trīs polarizātoru eksperiments, demonstrējot, ka mērīšana maina kvantu stāvokli). Izskaidro, klasiskās viļņu terminos, kāpēc katrs polarizātors ne vienkārši „izvēlas” jau esošu gaismu savā orientācijā, bet aktīvi projicē gaismu uz savu asi, mainot tās stāvokli.
2. Kas notiek ar caurlaisto daļu, vidējā polarizātora leņķim tuvojoties 0° (savienots ar pirmo) vai 90° (savienots ar pēdējo)? Izmanto savu formulu, lai pārbaudītu abas robežas, un izskaidro fizikāli, kāpēc tām ir jēga.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas