Paradoks Tiga Pengutub

1 · Ramal

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?

• 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.

2 · Susun

1. Buka praset tiga-pengutub dan tekan Set semula. Pengutub luar ditetapkan pada 0° dan 90° (bersilang); yang tengah bermula pada 45°.
2. Aktifkan bacaan keamatan-terhantar-akhir.
3. Tetapkan sudut pengutub tengah bagi setiap percubaan (pengutub luar tetap pada 0° dan 90°) dan rekod pecahan cahaya yang berjaya melalui ketiga-tiganya.

3 · Kumpul Data

Plot pecahan terhantar (paksi-y) melawan sudut tengah (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah ia pernah bukan sifar?

4 · Analisis

1. 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.
2. 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%).

5 · Lanjutkan

1. 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.
2. 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.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma