۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
محور عبور، زاویه، شدت

قطبش نور؛
زاویه را میان دو راستای درست اندازه بگیر

در سؤال قطبنده، راستای نوسان نور ورودی و محور عبور هر قطبنده را روی یک شکل کوچک بکش. سپس زاویهٔ همان دو راستا را وارد رابطه کن، نه زاویهٔ صفحه یا قاب ابزار.

قطبش را نشانهٔ عرضی‌بودن موج بدان

در موج عرضی، نوسان می‌تواند در راستاهای عمود بر انتشار جهت‌گیری داشته باشد. قطبنده یک راستای عبور انتخاب می‌کند. این رفتار برای توضیح قطبش نور به کار می‌رود و با تغییر جهت انتشار یکی نیست.

نقشهٔ سه راستا

جهت انتشار | راستای نوسان نور ورودی | محور عبور قطبنده

نور قطبیده و ناقطبیده را جدا کن

برای نور خطی قطبیده، راستای نوسان مشخص است و زاویهٔ آن با محور قطبنده مستقیماً در تحلیل می‌آید. برای نور ناقطبیده، جهت‌های گوناگون حضور دارند و عبور از قطبندهٔ نخست باید طبق مدل داده‌شده بررسی شود.

زاویهٔ مؤثر را روی شکل علامت بزن

زاویهٔ قانون مالوس میان راستای قطبش نور ورودی و محور عبور قطبنده است. اگر دو قطبنده داریم، پس از قطبندهٔ اول راستای نور خروجی با محور همان قطبنده هم‌راستا می‌شود؛ زاویهٔ مرحلهٔ بعد میان دو محور متوالی است.

قانون مالوس را مرحله‌ای اجرا کن

برای نور خطی قطبیده، شدت خروجی در مدل قانون مالوس با مربع کسینوس زاویه تغییر می‌کند. اگر چند قطبنده وجود دارد، خروجی هر مرحله را ورودی مرحلهٔ بعد بگیر و زاویهٔ هر جفت راستا را جدا بنویس.

حالت‌های مرزی را حفظ نکن؛ کنترل کن

در زاویهٔ صفر، محور و راستای قطبش هم‌جهت‌اند و در مدل آرمانی شدت تغییر ناشی از زاویه ندارد. در زاویهٔ ۹۰ درجه، دو راستا متعامدند و شدت خروجی آرمانی صفر می‌شود. رابطه باید هر دو حد را بازتولید کند.

نمونهٔ قانون مالوس

نور خطی قطبیده با شدت ۸ وات بر متر مربع به قطبنده‌ای می‌رسد که محور آن با راستای نور ۶۰ درجه زاویه دارد. چون cos²60°=1/4، شدت خروجی ۲ وات بر متر مربع است.

قطبندهٔ نخست برای نور ناقطبیده را جدا ببین

اگر صورت سؤال رابطه یا نتیجهٔ عبور نور ناقطبیده از قطبندهٔ آرمانی را داده است، ابتدا همان مرحله را اعمال کن. سپس برای قطبنده‌های بعدی از زاویهٔ محورهای متوالی استفاده کن. یک‌باره زاویهٔ اول و آخر را وارد نکن.

افزودن قطبندهٔ میانی را دوباره محاسبه کن

میان دو قطبندهٔ متعامد، قراردادن قطبنده‌ای با محور میانی می‌تواند نتیجهٔ عبور را تغییر دهد. نور پس از هر قطبنده راستای تازه‌ای می‌گیرد؛ بنابراین مسئله را به دو یا چند مرحلهٔ مالوس تقسیم کن.

شدت و دامنه را با توان درست مرتبط کن

قانون مالوس مستقیماً شدت را توصیف می‌کند. اگر سؤال دامنهٔ میدان یا موج را مطرح کرد، رابطهٔ داده‌شده میان شدت و مربع دامنه را جداگانه به کار ببر؛ کسینوس و مربع کسینوس را جابه‌جا نکن.

کنترل نهایی با بازهٔ شدت

در قطبندهٔ آرمانی بدون منبع انرژی، شدت خروجی نباید از شدت ورودی همان مرحله بیشتر شود. برای شدت از راهنمای شدت موج و برای ویژگی‌های موج از نوسان و موج کمک بگیر.