光学
三偏振片佯谬
在正交偏振片之间插入 45° 的第三片，光又能透过——I₀/8。
三偏振片佯谬——交互式光学模拟。在正交偏振片之间插入 45° 的第三片，光又能透过——I₀/8。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
三偏振片
在正交偏振片之间插入 45° 的第三片，光又能透过——I₀/8。
在正交偏振片之间插入一片 45° 的第三片偏振片，光被投影到两片均不完全阻挡的轴上，从而实现部分透射——这一结果反直觉，却由马吕斯定律的逐级作用决定。理想偏振片的峰值透射可达 I₀/8。
- 传输光强 I₀/8
- 中间偏振器 45°
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
探究问题
两个正交的偏振片（相距 90°）阻挡所有光线。如果在它们之间以某个角度插入第三片偏振片，添加另一个阻挡元件反而会让更多的光通过吗？
需要权衡的预测
- 不，添加任何额外的偏光镜只能阻挡更多的光线，而绝不会更少。
- 令人惊讶的是，是的——以中间角度放置的第三片偏振片实际上能让一部分光重新透过；更多的偏振片反而自相矛盾地恢复了透射。
- 如果外部两个偏振片仍然交叉，添加第三个偏振片不会改变任何东西。
变量角色
您设置的内容：
- 中间偏振片角度 (°)
您测量的内容：
- 透射比例
探究如何进行
- 打开「三偏振片佯谬（three-polarizers）」预设并按重置。外侧偏振片固定在0°和90°（交叉）；中间的一个从 45° 开始。
- 启用最终透射光强度读数。
- 设置每次试验的中间偏光器的角度（外偏光器固定在 0° 和 90°），并记录穿过所有三个偏光器的光的比例。
控制方程
三偏光透射 — I = I₀·cos²θ
依次通过三个偏振片会将三个因子相乘：第一个偏振片对非偏振光的50%透过率，然后在随后每个角度步骤上应用马吕斯定律cos²。处于中间角度的中间偏振片，其透过量可以远大于仅有两个正交偏振片时的情况。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一次试验，将透射比例计算为 0.5·cos²(θ_mid)·cos²(90° − θ_mid)，其中初始 0.5 系数表示非偏振光通过第一个偏振片，随后是两次马吕斯定律步骤（0° 到 θ_mid，再到 90°）。与表比较。确认 θ_mid = 45° 时恰好为 1/8。
- 解释为什么 45° 的中间偏振片（恰好位于交叉的外部偏振片的中间）可以最大化令人惊讶的“让光返回”效果：单独的每个 45° 步进传输 cos²(45°) = 50%，比直接从 0° 跳到 90°（传输 0%）要好得多。
这在实验室之外的地方表现出来
- 这种「滤镜越多、透过越多」的效应有一个著名的量子力学类比（三偏振片实验展示了测量会改变量子态）。请用经典波动的语言解释，为什么每个偏振片并不是简单地「挑选」出与自身方向已经一致的光，而是主动将光投影到自己的轴上，从而改变了光的状态。
- 当中间偏振片的角度接近 0°（与第一个偏振片对齐）或 90°（与最后一个偏振片对齐）时，透射部分会发生什么情况？使用您的公式检查这两个极限并从物理角度解释它们为何有意义。
- 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
- 欢迎学习三偏振片佯谬
- 选择中间偏振片
- 按播放
- 中间偏振片让光透过
- 打开属性面板
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。