Paradoks treh polarizatorjev

1 · Predvidi

Dva prekrižana polarizatorja (90° narazen) blokirata vso svetlobo. Če vstaviš TRETJEGA polarizatorja med njima pod nekim kotom, ali dodajanje še enega blokirnega elementa spusti VEČ svetlobe skozi?

• Ne — dodajanje katerega koli dodatnega polarizatorja lahko le blokira več svetlobe, nikoli manj.
• Presenetljivo, da — srednji polarizator pod vmesnim kotom dejansko spusti nekaj svetlobe nazaj, več polarizatorjev paradoksno obnavlja prenos.
• Dodajanje tretjega polarizatorja ne spremeni ničesar, če sta zunanja še vedno prekrižana.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev three-polarizers in pritisni Ponastavi. Zunanja polarizatorja sta fiksna pri 0° in 90° (prekrižana); srednji začne pri 45°.
2. Omogoči odčitek končne prenešene jakosti.
3. Nastavi kot srednjega polarizatorja za vsak poskus (zunanja polarizatorja fiksna pri 0° in 90°) in zabeleži delež svetlobe, ki pride skozi vse tri.

3 · Zberi podatke

Nariši prenešeni delež (os y) proti kotu srednjega (os x) za svoje tri poskuse. Ali je kdaj nenič?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj prenešeni delež kot 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid), kjer začetni faktor 0.5 upošteva nepolarizirano svetlobo, ki gre skozi prvi polarizator, nato dva koraka Malusovega zakona (0° na θ_mid, nato θ_mid na 90°). Primerjaj s tabelo. Potrdi, da θ_mid = 45° da točno 1/8.
2. Razloži, zakaj srednji polarizator pri 45° — točno na pol poti med prekrižanima zunanjima — maksimizira presenetljivi učinek „spusti svetlobo nazaj«: vsak korak 45° sam prenaša cos²(45°) = 50 %, precej bolje kot skok naravnost z 0° na 90° (ki prenaša 0 %).

5 · Razširi

1. Ta učinek „več filtrov, več prenosa« ima slaven kvantnomehanski analog (poskus treh polarizatorjev, ki dokazuje, da meritev spremeni kvantno stanje). Razloži, v klasičnih valovnih izrazih, zakaj vsak polarizator ne „izbere« le že obstoječe svetlobe svoje usmerjenosti, ampak aktivno projicira svetlobo na svojo os in s tem spremeni njeno stanje.
2. Kaj se zgodi s prenešenim deležem, ko se kot srednjega polarizatorja približuje 0° (poravnan s prvim) ali 90° (poravnan z zadnjim)? Uporabi svojo formulo za preverbo obeh mej in fizikalno razloži, zakaj imata smisla.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov