Оптика

Перехрещені поляризатори

Два поляризатори під 90° блокують усе світло (Малюс: I = I₀cos²θ → 0).

Перехрещені поляризатори — інтерактивне моделювання: Оптика. Два поляризатори під 90° блокують усе світло (Малюс: I = I₀cos²θ → 0). Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Закон Малюса

Два поляризатори під 90° блокують усе світло (Малюс: I = I₀cos²θ → 0).

Поляризатори пропускають лише складову електричного поля вздовж своєї осі. Під 90° жодна складова не виживає. Закон Малюса передбачає інтенсивність I = I₀ cos²θ між кутами — основа поляризаційних окулярів та LCD-дисплеїв.

• I = I₀ cos²θ
• Перехрещені → темрява

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Світло проходить через один поляризатор, потім другий під певним кутом до першого. Чи залежить пропущена інтенсивність гладко від кута між осями двох поляризаторів?

Прогнози для зважування

• Пропущена інтенсивність спадає лінійно з кутом.
• Світло або проходить повністю, або повністю блокується — без плавного переходу.
• Так — пропущена інтенсивність слідує cos² кута між осями, сягаючи нуля точно на 90° («перехрещені» поляризатори).

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Кут між осями Δθ (°)

Що ви вимірюєте:

• Пропущена частка (крізь P2)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет crossed-polarizers та натисніть «Скинути». Осі двох поляризаторів встановлені на 90° одна від одної (повністю перехрещені — світло не проходить).
2. Увімкніть показ пропущеної інтенсивності.
3. Задайте кут між осями двох поляризаторів для кожного заміру та запишіть частку світла, пропущену крізь другий.

Керівне рівняння

Закон Малюса — I = I₀·cos²θ

Світло, вже поляризоване вздовж однієї осі, що проходить крізь другий поляризатор під кутом Δθ до першого, пропускає частку cos²(Δθ) своєї інтенсивності. При Δθ = 90° («перехрещено») передача падає точно до нуля.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть частку, пропущену крізь другий поляризатор, як 0.5·cos²(Δθ) — 0.5 це втрата неполяризованим джерелом половини інтенсивності на першому поляризаторі, а cos²(Δθ) — закон Малюса на другому. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому частка, пропущена крізь P2, залежить лише від КУТА МІЖ осями, не від їх абсолютної орієнтації — і чому точно 90° («перехрещено») дає нульову передачу.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Поляризовані сонцезахисні окуляри блокують горизонтально поляризований відблиск (як відбиття від води чи доріг), орієнтуючи свою поляризаторну вісь вертикально. Поясніть, використовуючи закон Малюса, чому нахил голови набік у поляризованих окулярах може раптово повернути відблиск.
• РК-екрани використовують перехрещені поляризатори з шаром рідких кристалів між ними, що може обертати поляризацію світла за командою, контролюючи, скільки світла проходить крізь кожен піксель. Поясніть, чому «перехрещені» (а не паралельні) поляризатори — природний стан «вимк» для пікселя.

• 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. Вітаємо в перехрещених поляризаторах
2. Виберіть перший поляризатор
3. Натисніть «Запустити»
4. Інтенсивність крізь поляризатори
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Поляризація та закон Малюса