🔮

Поляризація світла

Обертайте поляризаційні фільтри та спостерігайте за законом Малюса — I = I₀ cos²θ — в реальному часі

Оптика Електромагнетизм Закон Малюса Хвильова фізика
Режим:
θ = 45° cos²θ = 0.500 I / I₀ = 0.500 Пропущено: 50% Режим: Лінійна

🔮 Поляризація світла

Природне світло є неполяризованим — його електричне поле коливається в усіх площинах одночасно. Поляризатор пропускає лише компоненту, що збігається з його віссю пропускання, утворюючи лінійно поляризоване світло.

Коли поляризоване світло проходить через другий поляризатор (аналізатор), повернутий на кут θ:
I = I₀ · cos²(θ)   — Закон Малюса (Етьєн-Луї Малюс, 1808)

Кругова поляризація виникає, коли дві рівноамплітудні ортогональні коливання зсунуті на 90° за фазою (чвертьхвильова пластина). Еліптична поляризація — загальний випадок.

Двозаломлюючі матеріали (кальцит, кварц) мають різні показники заломлення для ортогональних поляризацій, розщеплюючи промені — основа LCD-екранів та оптичних приладів.

Про цю симуляцію

Ця симуляція наочно показує закон Малюса — I = I₀ cos²θ — дозволяючи обертати два поляризаційні фільтри та спостерігати, як змінюється пропущена інтенсивність у реальному часі. Крім простої лінійної поляризації, тут також змодельовано кругову та еліптичну поляризацію (ортогональні складові електричного поля зі зсувом фаз), а також режим двозаломлення, що показує, як кристал кальциту розщеплює неполяризований промінь на звичайний і незвичайний.

🔬 Що показує симуляція

Анімований вектор електричного поля проходить від неполяризованого джерела через поляризатор П₁, а потім (за бажанням) через другий поляризатор-аналізатор П₂, встановлений під кутом θ до П₁. Поруч виводиться полярна діаграма кривої cos²θ у реальному часі та показники θ, cos²θ і відсотка пропущеного світла.

🎮 Як користуватися

Перетягуйте повзунки Поляризатор 1 і Поляризатор 2, щоб змінювати їхні кути, вмикайте чи вимикайте другий поляризатор, перемикайтеся між режимами «Лінійна», «Кругова», «Еліптична» та «Двозаломлення», або скористайтеся готовими пресетами, як-от «Схрещені (0)» чи «45° (½ потужності)», щоб миттєво побачити закон Малюса при ключових кутах.

💡 Чи знали ви?

При θ = 90° (схрещені поляризатори) пропускання падає рівно до нуля — світло взагалі не проходить, — а при θ = 0° воно проходить з повною інтенсивністю. Поляризаційні окуляри, LCD-екрани та фотофільтри працюють саме завдяки цій залежності cos²θ, відкритій Етьєном-Луї Малюсом у 1808 році.

Поширені запитання

Що таке закон Малюса?

Закон Малюса стверджує, що коли поляризоване світло інтенсивністю I₀ проходить через аналізатор, вісь пропускання якого повернута на кут θ відносно напрямку поляризації світла, пропущена інтенсивність дорівнює I = I₀ cos²θ. Його відкрив французький фізик Етьєн-Луї Малюс у 1808 році.

Чому світло не проходить крізь схрещені поляризатори?

Коли два поляризатори схрещені під кутом 90°, cos²(90°) = 0, тож аналізатор повністю блокує складову світла, узгоджену з віссю першого поляризатора. Саме це демонструє пресет «Схрещені (0)» у симуляції.

У чому різниця між лінійною, круговою та еліптичною поляризацією?

При лінійній поляризації електричне поле коливається вздовж одного фіксованого напрямку. Кругова поляризація виникає з двох рівноамплітудних ортогональних коливань, зсунутих на 90° за фазою, що утворюють коло. Еліптична поляризація — загальний випадок з неоднаковими амплітудами та/або іншим зсувом фаз, що утворює еліпс.

Що роблять чвертьхвильова та півхвильова пластини?

Чвертьхвильова пластина вносить затримку в чверть довжини хвилі між двома ортогональними складовими поляризації, перетворюючи лінійну поляризацію на кругову (і навпаки). Півхвильова пластина вносить затримку в половину довжини хвилі, фактично повертаючи площину лінійної поляризації.

Що таке двозаломлення і де воно застосовується?

Двозаломлюючі матеріали, як-от кальцит і кварц, мають різні показники заломлення для ортогональних напрямків поляризації, розщеплюючи вхідний промінь на «звичайний» та «незвичайний» промені, що поширюються з різною швидкістю. Цей ефект лежить в основі хвильових пластин, LCD-екранів та багатьох оптичних приладів.