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科学 / 物理 / 13

偏振光 实验室

两片“正交”的偏振片把光关死,中间再插第三片,光居然回来了——怎么办到的?

ENGINE / POLAR-ENGINE-1I = I₀·cos²θ
灯 · 起偏器 · 检偏器 · 屏12.5%
ENGINE POLAR-ENGINE-1 / MALUS cos²θ

探索路线

先猜一猜,再动手。

知道光是一种波,且振动方向可以不同。

01

只有两片:旋转检偏器,亮度按 cos²θ 起伏,90° 全黑。

02

在 90° 全黑时插入中间偏振片——光回来了。

03

扫过 φ 0→90°,找 45° 附近的最亮点。

第一步 · 先猜一猜

两片偏振片正交(θ=90°,无中间片),透光率是?

选一个你现在的预测。

第二步 · 观察当前状态

当前读数

检偏器 θ60°
中间片 φ—
透光率12.5%
拦截率87.5%

发生了什么?

两片链:50 × cos²60° = 12.5%。θ=0° 全开(50% 封顶,因为起偏器先砍掉一半),θ=90° 全黑。

记录观察

第三步 · 接受一个挑战

0 / 3
01关灯

只用两片,触发 Crossed into darkness。

提示

检偏器停在 88°–92°。

02把光救回来

保持正交,插入中间片让光回来(Light returns)。

提示

θ=90°、φ=45°:50×cos²45°×cos²45° = 12.5%。

03全开

两片拿到 40% 以上透光(Wide open)。

提示

检偏器回 0°,50% 封顶。

安全与范围网页模拟。真实偏振实验用弱光源即可完成。

你看到的是

偏振片只让沿自己“透光轴”振动的光通过:非偏振光先被砍半(50%),之后每片按马吕斯定律 I = I₀cos²θ 投影。两片正交(θ=90°)时光彻底消失。可第三片插入后,光先被投影到 φ 方向(损失 cos²φ),再从 φ 投影到 θ(又损失 cos²(θ−φ))——两次“斜着投影”反而留出了通路,最多能救回 12.5%。过滤器不只是“删光”,它在“改写”光的方向:偏振太阳镜、3D 眼镜、液晶屏都靠这层魔法工作。

动手试试检偏器转到 90° 变黑,再点亮“插入中间偏振片”。把 φ 从 0 拖到 90°,找 45° 附近的最亮点。
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