ทัศนศาสตร์
โพลาไรซ์เซอร์ตั้งฉาก
โพลาไรเซอร์สองแผ่นที่ทำมุม 90° จะปิดกั้นแสงทั้งหมด (กฎของมาลุส: I = I₀cos²θ → 0)
โพลาไรซ์เซอร์ตั้งฉาก — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ โพลาไรเซอร์สองแผ่นที่ทำมุม 90° จะปิดกั้นแสงทั้งหมด (กฎของมาลุส: I = I₀cos²θ → 0) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
กฎของมาลูส
โพลาไรเซอร์สองแผ่นที่มุม 90° ปิดกั้นแสงทั้งหมด (กฎของมาลุส: I = I₀cos²θ → 0)
โพลาไรเซอร์ยอมให้ผ่านเฉพาะองค์ประกอบของสนามไฟฟ้าตามแนวแกนของมันเท่านั้น เมื่อไขว้กันที่ 90° จะไม่มีองค์ประกอบใดผ่านได้เลย กฎของมาลุสทำนายความเข้ม I = I₀ cos²θ ระหว่างมุมต่างๆ—พื้นฐานของแว่นกันแดดโพลาไรซ์และจอแสดงผล LCD
- I = I₀ cos²θ
- ไขว้กัน → มืด
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แสงผ่านโพลาไรซ์หนึ่งตัว แล้วอีกตัวหนึ่งที่ทำมุมใดมุมหนึ่งกับตัวแรก ความเข้มที่ส่งผ่านขึ้นกับมุมระหว่างแกนของสองโพลาไรซ์อย่างราบรื่นหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ความเข้มที่ส่งผ่านลดลงเชิงเส้นตามมุม
- แสงผ่านทั้งหมดหรือถูกบังทั้งหมด — ไม่มีช่วงเปลี่ยนอย่างราบรื่น
- ใช่ — ความเข้มที่ส่งผ่านเป็นไปตาม cos² ของมุมระหว่างแกน เป็นศูนย์พอดีที่ 90° (โพลาไรซ์ “ไขว้”)
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มุมระหว่างแกน Δθ (°)
สิ่งที่คุณวัด:
- เศษส่วนที่ส่งผ่าน (ผ่าน P2)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ crossed-polarizers แล้วกดรีเซ็ต แกนของโพลาไรซ์ทั้งสองตั้งห่างกัน 90° (ไขว้เต็มที่ — ไม่มีแสงส่งผ่าน)
- เปิดค่าแสดงความเข้มที่ส่งผ่าน
- ตั้งมุมระหว่างแกนของโพลาไรซ์ทั้งสองในแต่ละรอบ แล้วบันทึกเศษส่วนของแสงที่ส่งผ่านตัวที่สอง
สมการควบคุม
กฎของมาลุส — I = I₀·cos²θ
แสงที่โพลาไรซ์ตามแกนหนึ่งแล้วผ่านโพลาไรเซอร์ที่สองซึ่งทำมุม Δθ กับตัวแรก จะส่งผ่านเป็นสัดส่วน cos²(Δθ) ของความเข้ม ที่ Δθ = 90° (ตั้งฉาก) การส่งผ่านตกเหลือศูนย์พอดี
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ คำนวณเศษส่วนที่ส่งผ่านโพลาไรซ์ตัวที่สองเป็น 0.5·cos²(Δθ) — ค่า 0.5 คือแหล่งแสงไม่โพลาไรซ์เสียครึ่งหนึ่งที่ตัวแรก และ cos²(Δθ) คือกฎของมาลุสที่ตัวที่สอง เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใดเศษส่วนที่ส่งผ่าน P2 จึงขึ้นกับมุมระหว่างสองแกนเท่านั้น ไม่ใช่ทิศทางสัมบูรณ์ของมัน — และเหตุใด 90° พอดี (“ไขว้”) จึงให้การส่งผ่านเป็นศูนย์
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- แว่นกันแดดโพลาไรซ์บังแสงจ้าโพลาไรซ์แนวราบ (เช่นการสะท้อนจากน้ำหรือถนน) โดยวางแกนโพลาไรเซชันแนวตั้ง ใช้กฎของมาลุสอธิบายว่าเหตุใดการเอียงหัวข้างในขณะสวมแว่นโพลาไรซ์จึงทำให้แสงจ้ากลับมาปรากฏทันที
- จอ LCD ใช้โพลาไรซ์ไขว้โดยมีชั้นผลึกเหลวคั่นที่หมุนโพลาไรเซชันของแสงได้ตามคำสั่ง ควบคุมว่าแสงผ่านแต่ละพิกเซลได้เท่าใด อธิบายว่าเหตุใดโพลาไรซ์แบบ “ไขว้” (แทนที่จะขนาน) จึงเป็นสถานะ “ปิด” ตามปกติของพิกเซล
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ โพลาไรซ์เซอร์ตั้งฉาก
- เลือกโพลาไรซ์เซอร์แผ่นแรก
- กดเล่น
- ความเข้มแสงผ่านโพลาไรซ์เซอร์
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ