Paradoxul celor trei polarizori

1 · Prezice

Două polarizoare încrucișate (la 90°) blochează toată lumina. Dacă inseri un AL TREILEA polarizor între ele la un anumit unghi, lăsând încă un element blocant să treacă MAI MULTĂ lumină?

• Nu — adăugarea oricărui polarizor suplimentar poate doar bloca mai multă lumină, niciodată mai puțină.
• Surprinzător, da — un polarizor din mijloc aflat la un unghi intermediar lasă de fapt ceva lumină să treacă înapoi, mai multe polarizoare restaurând paradoxal transmisia.
• Adăugarea unui al treilea polarizor nu schimbă nimic dacă cele două externe rămân încrucișate.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea three-polarizers și apasă Resetează. Polarizoarele externe sunt fixe la 0° și 90° (încrucișate); cel din mijloc pornește la 45°.
2. Activează citirea intensității finale transmise.
3. Setează unghiul polarizorului din mijloc pentru fiecare încercare (polarizoarele externe fixe la 0° și 90°) și înregistrează fracția de lumină care trece prin toate trei.

3 · Colectează date

Plotează fracția transmisă (axa y) în funcție de unghiul din mijloc (axa x) pentru cele trei încercări. Este vreodată nenulă?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează fracția transmisă ca 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), unde factorul inițial 0.5 ține cont de lumina nepolarizată care trece de primul polarizor, apoi doi pași de lege a lui Malus (0° la θ_mid, apoi θ_mid la 90°). Compară cu tabelul. Confirmă faptul că θ_mid = 45° dă exact 1/8.
2. Explică de ce un polarizor din mijloc la 45° — exact la jumătatea dintre cele externe încrucișate — maximizează efectul surprinzător de „a lăsa lumina să treacă înapoi”: fiecare pas de 45° singur transmite cos²(45°) = 50%, mult mai bine decât saltul direct de la 0° la 90° (care transmite 0%).

5 · Extinde

1. Acest efect „mai multe filtre, mai multă transmisie” are un celebru analog în mecanica cuantică (experimentul celor trei polarizori demonstrând că măsurarea schimbă o stare cuantică). Explică, în termeni ondulatorii clasici, de ce fiecare polarizor nu doar „selectează” lumină preexistentă cu orientarea lui proprie, ci proiectează activ lumina pe propria axă, schimbându-i starea.
2. Ce se întâmplă cu fracția transmisă pe măsură ce unghiul polarizorului din mijloc se apropie de 0° (aliniat cu primul) sau 90° (aliniat cu ultimul)? Folosește formula ta pentru a verifica ambele limite și explică fizic de ce au sens.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit