O Paradoxo dos Três Polarizadores
1 · Prever
Dois polarizadores cruzados (90° separados) bloqueiam toda a luz. Se você inserir um TERCEIRO polarizador entre eles em algum ângulo, a adição de outro elemento de bloqueio permitirá a passagem de MAIS luz?
- Não – adicionar qualquer polarizador adicional só pode bloquear mais luz, nunca menos.
- Surpreendentemente, sim – um polarizador médio em um ângulo intermediário na verdade permite a passagem de alguma luz, mais polarizadores restauram paradoxalmente a transmissão.
- Adicionar um terceiro polarizador não muda nada se os dois externos ainda estiverem cruzados.
2 · Preparar
- Abra a predefinição de três polarizadores e pressione Redefinir. Os polarizadores externos são fixados em 0° e 90° (cruzados); o do meio começa em 45°.
- Ative a leitura da intensidade transmitida final.
- Defina o ângulo do polarizador médio para cada tentativa (polarizadores externos fixados em 0° e 90°) e registre a fração de luz que passa por todos os três.
3 · Coletar Dados
| Ângulo do polarizador médio (°) | Fração transmitida |
|---|---|
| 30.00 | |
| 45.00 | |
| 60.00 |
Plote a fração transmitida (eixo y) em relação ao ângulo médio (eixo x) para suas três tentativas. É sempre diferente de zero?
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule a fração transmitida como 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), onde o fator 0.5 inicial leva em conta a luz não polarizada passando pelo primeiro polarizador, depois duas etapas da lei de Malus (0° para θ_mid, então θ_mid para 90°). Compare com a tabela. Confirme que θ_mid = 45° fornece exatamente 1/8.
- Explique por que um polarizador intermediário em 45° - exatamente a meio caminho entre os externos cruzados - maximiza o surpreendente efeito de 'deixar a luz voltar': cada passo 45° sozinho transmite cos²(45°) = 50%, muito melhor do que pular direto de 0° para 90° (que transmite 0%).
5 · Aprofundar
- Este efeito “mais filtros, mais transmissão” tem um análogo famoso da mecânica quântica (o experimento do três polarizador que demonstra que a medição muda um estado quântico). Explique, em termos clássicos de onda, por que cada polarizador não apenas “seleciona” a luz pré-existente de sua própria orientação, mas projeta ativamente a luz em seu próprio eixo, mudando seu estado.
- O que acontece com a fração transmitida quando o ângulo do polarizador médio se aproxima de 0° (alinhado com o primeiro) ou 90° (alinhado com o último)? Use sua fórmula para verificar ambos os limites e explicar fisicamente por que eles fazem sentido.
A física por trás deste experimento
Transmissão Tripolarizadora
A passagem por três polarizadores em sequência multiplica três fatores: a passagem 50% de luz não polarizada do primeiro polarizador e, em seguida, a lei de Malus cos² em cada passo angular subsequente. Um polarizador médio em um ângulo intermediário pode transmitir muito mais do que dois polarizadores cruzados sozinhos.