Optika

Prekrižana polarizatorja

Dva polarizatorja pod 90° blokirata vso svetlobo (Malus: I = I₀cos²θ → 0).

Prekrižana polarizatorja — interaktivna simulacija Optika. Dva polarizatorja pod 90° blokirata vso svetlobo (Malus: I = I₀cos²θ → 0). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Malusov zakon

Dva polarizatorja pod 90° blokirata vso svetlobo (Malus: I = I₀cos²θ → 0).

Polarizatorji prenašajo samo komponento električnega polja vzdolž svoje osi. Pri križu 90° nobena komponenta ne preživi. Malusov zakon napove jakost I = I₀ cos²θ med koti — temelj polariziranih sončnih očal in zaslonov LCD.

• I = I₀ cos²θ
• Križana → temno

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Svetloba gre skozi en polarizator, nato skozi drugega pod nekim kotom glede na prvega. Ali je prenešena jakost odvisna gladko od kota med oseh dveh polarizatorjev?

Predvidevanja za pretehtanje

• Prenešena jakost pada linearno s kotom.
• Svetloba bodisi gre popolnoma bodisi je popolnoma blokirana — ni gladkega prehoda.
• Da — prenešena jakost sledi cos² kota med osema in doseže nič točno pri 90° („prekrižana“ polarizatorja).

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Kot med osema Δθ (°)

Kaj izmeriš:

• Prenešeni delež (skozi P2)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev crossed-polarizers in pritisni Ponastavi. Osi dveh polarizatorjev sta nastavljeni 90° narazen (popolnoma prekrižana — nobena svetloba prenešena).
2. Omogoči odčitek prenešene jakosti.
3. Nastavi kot med osema dveh polarizatorjev za vsak poskus in zabeleži delež svetlobe, prenešene skozi drugega.

Vodilna enačba

Malusov zakon — I = I₀·cos²θ

Svetloba, že polarizirana vzdolž ene osi, ki gre skozi drugi polarizator pod kotom Δθ glede na prvega, prenaša delež cos²(Δθ) svoje jakosti. Pri Δθ = 90° („prekrižano“) prenosa pade na točno nič.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj delež, prenešen skozi drugi polarizator, kot 0.5·cos²(Δθ) — 0.5 je nepolariziran vir, ki izgubi polovico svoje jakosti na prvem polarizatorju, cos²(Δθ) pa je Malusov zakon na drugem. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj je delež, prenešen skozi P2, odvisen samo od KOTA MED obema osema, ne od njune absolutne usmerjenosti — in zakaj točno 90° („prekrižano“) da nič prenosa.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Polarizirana sončna očala blokirajo horizontalno polariziran blešč (kot odboje z vode ali cest) z navpično usmeritvijo svoje polarizacijske osi. Z Malusovim zakonom razloži, zakaj nagibanje glave na stran med nošenjem polariziranih sončnih očal lahko naredi, da blešč nenadoma spet pride v vid.
• Zasloni LCD uporabljajo prekrižane polarizatorje s plastjo tekočega kristala med njima, ki lahko na ukaz zavrti polarizacijo svetlobe in nadzira, koliko svetlobe gre skozi vsak piksel. Razloži, zakaj so „prekrižani“ (namesto vzporedni) polarizatorji naravno privzeto stanje „izklopljeno“ za piksel.

• 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. Dobrodošli pri prekrižanih polarizatorjih
2. Izberi prvi polarizator
3. Pritisni Predvajaj
4. Jakost skozi polarizatorje
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Polarizacija in Malusov zakon