Optyka

Skrzyżowane polaryzatory

Dwa polaryzatory pod 90° blokują całe światło (Malus: I = I₀cos²θ → 0).

Skrzyżowane polaryzatory — interaktywna symulacja: Optyka. Dwa polaryzatory pod 90° blokują całe światło (Malus: I = I₀cos²θ → 0). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Prawo Malusa

Dwa polaryzatory pod 90° blokują całe światło (Malus: I = I₀cos²θ → 0).

Polaryzatory transmitują tylko składową pola elektrycznego wzdłuż swojej osi. Przy skrzyżowaniu pod 90° żadna składowa nie przeżywa. Prawo Malusa przewiduje intensywność I = I₀ cos²θ między kątami — fundament okularów polaryzacyjnych i wyświetlaczy LCD.

• I = I₀ cos²θ
• Skrzyżowane → ciemno

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Światło przechodzi przez jeden polaryzator, potem drugi pod pewnym kątem do pierwszego. Czy transmitowane natężenie zależy gładko od kąta między osiami dwóch polaryzatorów?

Prognozy do rozważenia

• Natężenie transmitowane maleje liniowo z kątem.
• Światło albo przechodzi całkowicie, albo jest całkowicie zablokowane — bez gładkiego przejścia.
• Tak — natężenie transmitowane podąża za cos² kąta między osiami, osiągając zero dokładnie przy 90° (polaryzatory „skrzyżowane”).

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Kąt między osiami Δθ (°)

Co mierzysz:

• Ułamek transmitowany (przez P2)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset crossed-polarizers i naciśnij Reset. Osie dwóch polaryzatorów są ustawione 90° od siebie (w pełni skrzyżowane — brak transmitowanego światła).
2. Włącz odczyt transmitowanego natężenia.
3. Ustaw kąt między osiami dwóch polaryzatorów dla każdej próby i zapisz ułamek światła transmitowanego przez drugi.

Równanie rządzące

Prawo Malusa — I = I₀·cos²θ

Światło już spolaryzowane wzdłuż jednej osi, przechodząc przez drugi polaryzator pod kątem Δθ do pierwszego, transmituje ułamek cos²(Δθ) swojej intensywności. Przy Δθ = 90° („skrzyżowane”) transmisja spada dokładnie do zera.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz ułamek transmitowany przez drugi polaryzator jako 0.5·cos²(Δθ) — 0.5 to strata połowy natężenia niespolaryzowanego źródła na pierwszym polaryzatorze, a cos²(Δθ) to prawo Malusa na drugim. Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego ułamek transmitowany przez P2 zależy tylko od KĄTA MIĘDZY osiami, a nie od ich bezwzględnej orientacji — i dlaczego dokładnie 90° („skrzyżowane”) daje zerową transmisję.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Polaryzacyjne okulary przeciwsłoneczne blokują poziomo spolaryzowany olśnienie (jak odbicia od wody czy dróg), ustawiając oś polaryzacyjną pionowo. Wyjaśnij, prawem Malusa, dlaczego przechylenie głowy w bok w polaryzacyjnych okularach może nagle przywrócić olśnienie.
• Ekrany LCD używają skrzyżowanych polaryzatorów z warstwą ciekłego kryształu między nimi, która na żądanie obraca polaryzację światła, sterując, ile światła przechodzi przez każdy piksel. Wyjaśnij, dlaczego polaryzatory „skrzyżowane” (a nie równoległe) to naturalny domyślny stan „wyłączony” piksela.

• 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

1. Witamy w skrzyżowanych polaryzatorach
2. Zaznacz pierwszy polaryzator
3. Naciśnij Play
4. Natężenie przez polaryzatory
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Polaryzacja i prawo Malusa