UK 
EnglishТипова
Polski🔮 Поляризація Світла
Досліджуйте закон Малюса, кут Брюстера, хвильові типи поляризації (лінійна, кругова, еліптична) та двозаломлення з рівняннями Френеля та графіками інтенсивності в реальному часі.
Схожі симуляції
Про цю симуляцію
Ця симуляція моделює, як світло взаємодіє з поляризаційними фільтрами, діелектричними межами розділу та двозаломлюючими кристалами. У режимі закону Малюса неполяризоване світло втрачає половину інтенсивності на першому поляризаторі, а кожен наступний поляризатор послаблює пучок за формулою I = I₀·cos²θ, де θ — кут між осями пропускання. Режим Брюстера розв'язує повні рівняння Френеля для s- і p-поляризованого відбиття на межі скла, знаходячи кут, при якому відбите світло є чисто s-поляризованим. Режим хвильового вигляду анімує поперечне електричне поле, щоб відрізнити лінійний, круговий та еліптичний стани, тоді як режим двозаломлення розкладає падаючу хвилю на компоненти швидкої та повільної осей і поєднує їх знову після затримки хвильової пластинки Γ.
🔬 Що показує
Чотири пов'язані оптичні явища: пропускання за законом Малюса крізь до трьох обертових поляризаторів, відбиття/пропускання під кутом Брюстера, обчислене з рівнянь Френеля, коливне поперечне електричне поле лінійного/кругового/еліптичного/неполяризованого світла, а також те, як двозаломлююча хвильова пластинка змінює стан поляризації, затримуючи одну вісь відносно іншої.
🎮 Як користуватися
Перемикайтеся між вкладками «Закон Малюса», «Брюстер», «Хвильовий вигляд» і «Двозаломлення». У режимі закону Малюса перетягуйте повзунки кута Поляризатор 1/2/3 (0–180°) або увімкніть третій поляризатор і спробуйте пресети «Паралельно», «Схрещено», «45°» і «Магічна середина». У режимі Брюстера перетягуйте повзунок кута падіння (0–89°) і оберіть середовище (скло, вода, алмаз), щоб знайти θ_B = arctan(n₂/n₁). У режимі хвильового вигляду оберіть тип поляризації та налаштуйте амплітуду, зсув фази δ і кут поляризації. У режимі двозаломлення оберіть тип пластинки (λ/2, λ/4, λ, довільна), а потім налаштуйте повзунки затримки Γ і кута швидкої осі.
💡 Чи знали ви?
Пресет «Магічна середина» розміщує третій поляризатор між двома схрещеними — замість того щоб блокувати все світло (як це зробили б лише два схрещені поляризатори), середній фільтр повертає вісь поляризації двома меншими кроками cos²θ, пропускаючи світло. Цей контрінтуїтивний результат — улюблена демонстрація в університетських курсах з оптики.
Часто задавані питання
Що таке закон Малюса і як він застосовується тут?
Закон Малюса стверджує, що коли поляризоване світло інтенсивністю I₀ проходить крізь ідеальний поляризатор, вісь пропускання якого розташована під кутом θ до напрямку поляризації світла, пропущена інтенсивність дорівнює I = I₀·cos²θ. У симуляції неполяризоване світло спершу втрачає половину інтенсивності, проходячи крізь Поляризатор 1 (оскільки неполяризований пучок не має переважної осі), а кожен наступний поляризатор далі підпорядковується cos²θ залежно від різниці кутів із попереднім. Накладання трьох поляризаторів дозволяє побачити це мультиплікативне послаблення двічі поспіль.
Чому світло зникає між схрещеними поляризаторами, але з'являється знову з третім?
Два поляризатори під кутом 90° один до одного (схрещені) не пропускають жодного світла, оскільки cos²(90°) = 0. Але якщо вставити між ними третій поляризатор, наприклад, під кутом 45°, світло спочатку проходить поворот на 45° (пропускання cos²45° = 0,5), а потім ще один поворот на 45°, щоб досягти кінцевої осі 90° (ще cos²45° = 0,5), даючи загалом 25% пропускання замість 0%. Це пресет «Магічна середина» у симуляції — кожен окремий крок повертає вісь поляризації лише трохи, тому жоден окремий етап повністю не блокує пучок.
Що таке кут Брюстера і чому відбите світло там повністю поляризоване?
Кут Брюстера θ_B = arctan(n₂/n₁) — це кут падіння, при якому коефіцієнт відбиття Френеля для p-поляризованого світла (електричне поле в площині падіння) стає точно нульовим. При цьому куті відбивається лише s-поляризоване світло (електричне поле перпендикулярне до площини падіння), тому відбитий пучок є чисто s-поляризованим, навіть якщо падаюче світло було неполяризованим. Симуляція обчислює Rs і Rp за точними рівняннями Френеля та підсвічує момент, коли кут падіння збігається з θ_B для обраного середовища.
У чому різниця між лінійною, круговою та еліптичною поляризацією?
Вони описують траєкторію, яку прокреслює кінець вектора електричного поля під час поширення хвилі. Лінійна поляризація коливається вздовж однієї фіксованої осі. Кругова поляризація має дві ортогональні компоненти однакової амплітуди з різницею фаз 90°, тож вектор поля прокреслює коло (право- чи лівообертальне залежно від знаку цієї фази). Еліптична поляризація — це загальний випадок, коли компоненти мають неоднакові амплітуди або різницю фаз, відмінну від 90°, прокреслюючи еліпс. Неполяризоване світло не має фіксованого співвідношення між компонентами — фаза й відносна амплітуда змінюються випадково.
Як хвильова пластинка (двозаломлюючий кристал) змінює поляризацію?
Двозаломлюючий кристал має різні показники заломлення вздовж своїх «швидкої» та «повільної» оптичних осей, тож світло, поляризоване вздовж однієї осі, поширюється з іншою швидкістю, ніж світло, поляризоване вздовж іншої. Це створює фазову затримку Γ між двома компонентами при виході світла з кристала. Пластинка у чверть хвилі (Γ = 90°) перетворює лінійну поляризацію на кругову (або еліптичну); пластинка у півхвилі (Γ = 180°) обертає вісь поляризації, дзеркально відображаючи її відносно швидкої осі. Симуляція дозволяє встановити затримку безпосередньо або обрати заданий тип пластинки та обертати кут швидкої осі, щоб побачити результуючий вихідний стан.