ทัศนศาสตร์
ปฏิทรรศน์โพลาไรซ์เซอร์สาม
สอดโพลาไรซ์ตัวที่สามที่ 45° ระหว่างสองตัวไขว้ แสงลอดผ่านอีกครั้ง — I₀/8
ปฏิทรรศน์โพลาไรซ์เซอร์สาม — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ สอดโพลาไรซ์ตัวที่สามที่ 45° ระหว่างสองตัวไขว้ แสงลอดผ่านอีกครั้ง — I₀/8 ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
โพลาไรซ์เซอร์สามแผ่น
ใส่โพลาไรซ์เซอร์ตัวที่สามที่ 45° ระหว่างสองตัวที่ตั้งฉากกันและแสงผ่านได้อีกครั้ง — I₀/8
การใส่โพลาไรซ์เซอร์ตัวที่สามที่ 45° ระหว่างสองตัวที่ตั้งฉากกันฉายแสงลงบนแกนที่ไม่มีตัวใดปิดกั้นได้เต็มที่ ทำให้เกิดการส่งผ่านบางส่วน—ขัดกับสัญชาตญาณแต่จำเป็นตามปัจจัยมาลูสแบบต่อเนื่อง การส่งผ่านสูงสุดสามารถถึง I₀/8 สำหรับแผ่นอุดมคติ
- ส่งผ่าน I₀/8
- มุมกลาง 45°
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
โพลาไรซ์ไขว้สองตัว (ต่างกัน 90°) บังแสงทั้งหมด ถ้าแทรกโพลาไรซ์ “ตัวที่สาม” ไว้ระหว่างกลางที่มุมใดมุมหนึ่ง การเพิ่มตัวบังอีกตัวจะยอมให้แสงผ่าน “มากกว่าเดิม” ได้หรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ไม่ — เพิ่มโพลาไรซ์ใด ๆ บังแสงได้มากขึ้นเท่านั้น ไม่มีน้อยลง
- อย่างน่าประหลาดใจ ใช่ — โพลาไรซ์กลางที่มุมกลาง ๆ ยอมให้แสงกลับมาผ่านได้จริง เพิ่มโพลาไรซ์กลับคืนการส่งผ่านอย่างขัดสามัญ
- การเพิ่มตัวที่สามไม่เปลี่ยนอะไรถ้าสองตัวนอกยังไขว้กัน
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มุมของโพลาไรซ์ตัวกลาง (°)
สิ่งที่คุณวัด:
- เศษส่วนที่ส่งผ่าน
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ three-polarizers แล้วกดรีเซ็ต ตัวนอกตายตัวที่ 0° และ 90° (ไขว้) ตัวกลางเริ่มที่ 45°
- เปิดค่าแสดงความเข้มที่ส่งผ่านสุดท้าย
- ตั้งมุมโพลาไรซ์กลางในแต่ละรอบ (ตัวนอกคงที่ 0° และ 90°) แล้วบันทึกเศษส่วนแสงที่ผ่านทั้งสามตัว
สมการควบคุม
การส่งผ่านสามโพลาไรซ์เซอร์ — I = I₀·cos²θ
การผ่านโพลาไรซ์สามตัวเรียงกันคูณสามตัวคูณ การผ่าน 50% ของแสงไม่โพลาไรซ์ที่ตัวแรก แล้วกฎ cos² ของมาลุสที่การหมุนมุมแต่ละครั้งถัดไป โพลาไรซ์กลางที่มุมกลาง ๆ ส่งผ่านได้มากกว่าโพลาไรซ์ไขว้สองตัวลำพังมาก
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณเศษส่วนที่ส่งผ่านเป็น 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid) โดยตัวคูณ 0.50 แรกคิดสำหรับแสงไม่โพลาไรซ์ผ่านโพลาไรเซอร์แรก แล้วอีกสองขั้นตามกฎมาลุส (0° ไป θ_mid แล้ว θ_mid ไป 90°) เทียบกับตาราง ยืนยันว่า θ_mid = 45° ให้ 1/8 พอดี
- จงอธิบายว่าทำไมโพลาไรเซอร์กลางที่ 45° ตรงกลางระหว่างตัวนอกที่ตั้งฉากกันพอดี จึงทำให้เอฟเฟกต์ 'ส่งแสงกลับมา' ที่น่าประหลาดใจมากที่สุด แต่ละก้าว 45° ส่งผ่าน cos²(45°) = 50% ดีกว่าการกระโดดจาก 0° ตรงไป 90° (ซึ่งส่งผ่าน 0%) มาก
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ผล “กรองเพิ่ม ส่งผ่านมากขึ้น” นี้มีคู่ขนานดังในกลศาสตร์ควอนตัม (การทดลองสามโพลาไรซ์แสดงว่าการวัดเปลี่ยนสถานะควอนตัม) อธิบายในเชิงคลื่นคลาสสิกว่าเหตุในแต่ละโพลาไรซ์จึงไม่ได้แค่ “คัด” แสงที่มีทิศตรงของตัวเองอยู่แล้ว แต่โพรเจกต์แสงขึ้นแกนของตัวเองอย่างแข็งขัน เปลี่ยนสถานะมัน
- เศษส่วนที่ส่งผ่านเป็นอย่างไรเมื่อมุมตัวกลางเข้าใกล้ 0° (ขนานตัวแรก) หรือ 90° (ขนานตัวสุดท้าย) ใช้สูตรตรวจทั้งสองขีดและอธิบายเชิงกายภาพว่าเหตุใดจึงสมเหตุสมผล
- 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 โพลาไรซ์เซอร์สามแผ่น
- เลือกโพลาไรซ์เซอร์ตรงกลาง
- กดเล่น
- โพลาไรซ์เซอร์ตรงกลางให้แสงผ่านได้
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ