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(2) In future presentations of the research findings, in addition to the course project website and public presentations, your real name and personal information will not appear in this research report. If you are interested in the research results, we can provide you with an executive summary after the study is completed.
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物理實驗

偏振與馬呂斯定律

光通過一片、兩片、三片偏振片:旋轉夾角看穿透光強依 cos²θ 變化。兩片互相垂直時全黑,中間再插入第三片光竟然又透出來——偏振最反直覺的一課。
t = 0.00 s

馬呂斯曲線:偵測器強度對 θ₂

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

偏振片 P₁ 透振軸角 θ₁

即時量測(相對入射強度 I₀)

P₁ 後強度
% I₀
P₂ 後強度
% I₀
P₃ 後強度
% I₀
到達偵測器
% I₀

畫面符號圖例

  • I₀:自然光強度、I:透過後強度(馬呂斯定律 I=I₀cos²θ);偏振片方向與偵測器

實驗任務

  1. 正交消光:停用 P₃,設 θ₁=0°、θ₂=90°——偵測器全黑。 慢慢轉動 θ₂ 找出最亮與全黑的角度,兩者相差多少度?
  2. 驗證馬呂斯定律:固定 θ₁=0°,θ₂ 每 15° 記錄一筆最終強度, 下載 CSV 畫「I 對 cos²θ₂」圖——是直線嗎?或直接按「掃描 P₂」看整條 cos² 曲線。
  3. 三片悖論:先設 θ₁=0°、θ₂=90°(全黑),再啟用 P₃、設 θ₃=90°, 然後把 θ₂ 改成 45°——依光路順序 P₁(0°)→P₂(45°)→P₃(90°),中間那片是 P₂, 偵測器透出 12.5%。兩片全黑、中間插一片反而透光——為什麼? (提示:每通過一片,偏振方向就被「重新定義」成該片的軸向。)
  4. 生活連結:偏光太陽眼鏡為什麼能濾掉路面與水面的反光? 液晶螢幕出光本身就是偏振光——戴偏光眼鏡旋轉手機,找出螢幕變暗的角度, 估計螢幕出光的偏振方向。

模型與假設

馬呂斯定律:線偏振光通過透振軸夾角 Δθ 的偏振片後,I=I·cos²Δθ, 且偏振方向變為該片軸向;自然光通過第一片後 I=I₀/2、變為線偏振。
假設:理想偏振片——平行透振軸成分 100% 透過、垂直成分完全吸收, 不計反射與材料吸收損失;角度以鉛直方向為 0°、順時針為正。
實際偏振片另有吸收,實測透過率會低於理論值;光束粗細與亮度僅為強度示意。