Optik
Paradoks tiga-pengutub
Sisipkan pengutub ketiga pada 45° antara yang bersilang dan cahaya dapat melolos sekali lagi -- I₀/8.
Paradoks tiga-pengutub — simulasi Optik interaktif. Sisipkan pengutub ketiga pada 45° antara yang bersilang dan cahaya dapat melolos sekali lagi -- I₀/8. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Tiga pengutub
Sisipkan pengutub ketiga pada 45° antara yang bersilang dan cahaya dapat melolos lagi -- I₀/8.
Menyisipkan pengutub ketiga pada 45° antara yang bersilang memproyeksikan cahaya ke paksi yang tidak sepenuhnya disekat oleh kedua-duanya, membolehkan penghantaran separa -- bertentangan dengan intuisi tetapi diwajibkan oleh faktor Malus berturutan. Penghantaran puncak boleh mencapai I₀/8 bagi kepingan unggul.
- I₀/8 dihantar
- 45° tengah
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Dua pengutub bersilang (90° berjarak) menyekat semua cahaya. Jika anda menyisipkan pengutub KETIGA antara mereka pada sudut tertentu, adakah penambahan satu lagi elemen penyekat membiarkan LEBIH BANYAK cahaya lalu?
Ramalan untuk ditimbang
- Tidak -- penambahan sebarang pengutub tambahan hanya boleh menyekat lebih banyak cahaya, tidak pernah kurang.
- Mengejutkan, ya -- pengutub tengah pada sudut pertengahan sebenarnya membiarkan sebahagian cahaya kembali lalu, lebih banyak pengutub secara paradoks memulihkan penghantaran.
- Penambahan pengutub ketiga tidak mengubah apa-apa jika dua yang luar masih bersilang.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Sudut pengutub tengah (°)
Apa yang anda ukur:
- Pecahan terhantar
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset tiga-pengutub dan tekan Set semula. Pengutub luar ditetapkan pada 0° dan 90° (bersilang); yang tengah bermula pada 45°.
- Aktifkan bacaan keamatan-terhantar-akhir.
- Tetapkan sudut pengutub tengah bagi setiap percubaan (pengutub luar tetap pada 0° dan 90°) dan rekod pecahan cahaya yang berjaya melalui ketiga-tiganya.
Persamaan pengawal
Penghantaran Tiga-Pengutub — I = I₀·cos²θ
Perjalanan melalui tiga pengutub berturutan mendarabkan tiga faktor: penghantaran 50% pengutub pertama bagi cahaya tak-terpolar, kemudian hukum Malus cos² pada setiap langkah sudut berikutnya. Pengutub tengah pada sudut pertengahan boleh menghantar jauh lebih banyak daripada dua pengutub bersilang bersendirian.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira pecahan terhantar sebagai 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), dengan faktor 0.5 awal mengambil kira cahaya tak-terpolar melalui pengutub pertama, kemudian dua langkah hukum-Malus (0° ke θ_mid, kemudian θ_mid ke 90°). Bandingkan dengan jadual. Sahkan θ_mid = 45° memberi tepat 1/8.
- Terangkan mengapa pengutub tengah pada 45° -- tepat separuh jalan antara yang luar bersilang -- memaksimumkan kesan 'biarkan cahaya kembali lalu' yang mengejutkan: setiap langkah 45° bersendirian menghantar cos²(45°) = 50%, jauh lebih baik daripada melompat terus dari 0° ke 90° (yang menghantar 0%).
Di mana ini muncul di luar makmal
- Kesan 'lebih penapis, lebih penghantaran' ini mempunyai analog mekanik-kuantum yang terkenal (eksperimen tiga-pengutub yang menunjukkan bahawa pengukuran mengubah keadaan kuantum). Terangkan, dalam terma gelombang klasik, mengapa setiap pengutub tidak sekadar 'memilih' cahaya sedia-wujud berorientasinya sendiri, tetapi aktif memprojeksikan cahaya ke atas paksinya sendiri, mengubah keadaannya.
- Apa yang berlaku pada pecahan terhantar ketika sudut pengutub tengah menghampiri 0° (sejajar dengan yang pertama) atau 90° (sejajar dengan yang terakhir)? Gunakan formula anda untuk menyemak kedua-dua had dan terangkan secara fizikal mengapa ia masuk akal.
- 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
- Selamat datang ke Tiga Pengutub
- Pilih pengutub tengah
- Tekan Main
- Pengutub tengah membenarkan cahaya lalu
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.