Оптика

Скрещенные поляризаторы

Два поляризатора под 90° блокируют весь свет (Малюс: I = I₀cos²θ → 0).

Скрещенные поляризаторы — интерактивная симуляция (Оптика). Два поляризатора под 90° блокируют весь свет (Малюс: I = I₀cos²θ → 0). Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Закон Малюса

Два поляризатора под 90° блокируют весь свет (Малюс: I = I₀cos²θ → 0).

Поляризаторы пропускают только составляющую электрического поля вдоль своей оси. При скрещивании под 90° не выживает ни одна составляющая. Закон Малюса предсказывает интенсивность I = I₀ cos²θ между углами — основа поляризационных очков и LCD-дисплеев.

• I = I₀ cos²θ
• Скрещены → темно

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

Свет проходит через один поляризатор, затем второй под некоторым углом к первому. Зависит ли прошедшая интенсивность плавно от угла между осями двух поляризаторов?

Прогнозы для взвешивания

• Прошедшая интенсивность убывает линейно с углом.
• Свет либо проходит полностью, либо полностью блокируется — без плавного перехода.
• Да — прошедшая интенсивность следует cos² угла между осями, обращаясь в ноль ровно при 90° («скрещенные» поляризаторы).

Роли переменных

Что вы задали:

• Угол между осями Δθ (°)

Что вы измеряете:

• Прошедшая доля (сквозь P2)

Как идёт исследование

1. Откройте пресет crossed-polarizers и нажмите «Сброс». Оси двух поляризаторов стоят на 90° (полностью скрещены — свет не проходит).
2. Включите показание прошедшей интенсивности.
3. Задайте угол между осями двух поляризаторов для каждой пробы и запишите долю света, прошедшую через второй.

Определяющее уравнение

Закон Малюса — I = I₀·cos²θ

Свет, уже поляризованный вдоль одной оси, проходя второй поляризатор под углом Δθ к первому, передаёт долю cos²(Δθ) своей интенсивности. При Δθ = 90° («скрещены») пропускание падает ровно до нуля.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите долю через второй поляризатор как 0.5·cos²(Δθ) — 0.5 есть потеря половины интенсивности неполяризованного источника на первом поляризаторе, а cos²(Δθ) — закон Малюса на втором. Сравните с таблицей.
• Объясните, почему доля через P2 зависит только от УГЛА МЕЖДУ осями, а не от их абсолютной ориентации — и почему ровно 90° («скрещенные») даёт нулевое прохождение.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Поляризационные солнечные очки блокируют горизонтально поляризованные блики (отражения от воды или дороги), ставя свою ось вертикально. По закону Малюса объясните, почему наклон головы в поляризационных очках может внезапно вернуть блики.
• LCD-экраны используют скрещенные поляризаторы со слоем жидкого кристалла между ними, поворачивающего поляризацию света по команде и управляющего яркостью каждого пикселя. Объясните, почему «скрещенные» (а не параллельные) поляризаторы — естественное выключенное состояние пикселя.

• 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. Добро пожаловать к скрещенным поляризаторам
2. Выберите первый поляризатор
3. Нажмите Play
4. Интенсивность сквозь поляризаторы
5. Откройте панель свойств
6. Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Поляризация и закон Малюса