Định luật Malus: Hai bản phân cực ở một góc
1 · Dự đoán
Ánh sáng đi qua một bản phân cực, sau đó đi qua bản phân cực thứ hai ở một góc nào đó so với bản phân cực thứ nhất. Cường độ truyền qua có phụ thuộc trơn tru vào góc giữa trục của hai bản phân cực không?
- Cường độ truyền qua giảm tuyến tính theo góc.
- Ánh sáng đi qua hoàn toàn hoặc bị chặn hoàn toàn - không có sự chuyển tiếp suôn sẻ.
- Có — cường độ truyền theo cos² của góc giữa các trục, đạt 0 ở chính xác 90° (các bản phân cực 'chéo').
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt sẵn các bộ phân cực chéo và nhấn Đặt lại. Trục của hai bản phân cực được đặt cách nhau 90° (bắt chéo hoàn toàn - không có ánh sáng truyền qua).
- Kích hoạt tính năng đọc cường độ truyền.
- Đặt góc giữa trục của hai bản phân cực cho mỗi lần thử và ghi lại phần ánh sáng truyền qua lần thứ hai.
3 · Thu thập dữ liệu
| Góc giữa các trục Δθ (°) | Phần truyền (qua P2) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 45.00 | |
| 90.00 |
Vẽ biểu đồ phân số được truyền (trục y) theo Δθ (trục x) cho ba lần thử của bạn. Nó đạt chính xác số 0 ở đâu?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính phần được truyền qua bản phân cực thứ hai là 0.5·cos²(Δθ) — 0.5 là do nguồn ánh sáng chưa phân cực mất một nửa cường độ tại bản phân cực thứ nhất, và cos²(Δθ) là định luật Malus tại bản thứ hai. So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao phân số được truyền qua P2 chỉ phụ thuộc vào GÓC GIỮA hai trục chứ không phụ thuộc vào hướng tuyệt đối của chúng - và tại sao chính xác 90° ('bắt chéo') lại cho độ truyền bằng 0.
5 · Gia hạn
- Kính râm phân cực chặn ánh sáng chói phân cực theo chiều ngang (như phản chiếu từ mặt nước hoặc đường) bằng cách định hướng trục phân cực của chúng theo chiều dọc. Giải thích, sử dụng định luật Malus, tại sao nghiêng đầu sang một bên khi đeo kính râm phân cực có thể khiến ánh sáng chói đột nhiên xuất hiện trở lại.
- Màn hình LCD sử dụng các bản phân cực chéo với một lớp tinh thể lỏng giữa chúng có thể xoay sự phân cực của ánh sáng theo lệnh, kiểm soát lượng ánh sáng đi qua từng pixel. Giải thích tại sao các bản phân cực 'chéo' (chứ không phải song song) lại là trạng thái 'tắt' mặc định tự nhiên cho một pixel.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Định luật Malus
Ánh sáng đã được phân cực dọc theo một trục, đi qua bộ phân cực thứ hai ở góc Δθ với bộ phân cực thứ nhất, truyền một phần cos²(Δθ) cường độ của nó. Tại Δθ = 90 ° ('vượt qua'), đường truyền giảm xuống chính xác bằng 0.