Почему в законе малюса косинус в квадрате

Закон Малюса – это физический закон, который описывает явление поляризации света при прохождении через анизотропные среды. Согласно этому закону, интенсивность прошедшего через поляризатор света зависит от угла между направлением колебаний электрического вектора света и плоскостью поляризации. Интуитивно понятно, что при нулевом угле мертвый анизотропный поляризатор должен пропускать максимальную интенсивность света, а при 90 градусах – минимальную.

Исходя из определения поляризации, можно заключить, что зависимость интенсивности прошедшего света от угла находится в прямой зависимости от компоненты поляризованного света, параллельной плоскости поляризации. Математически это выражается угловым коэффициентом пропорциональности, который и зависит от функции косинуса в квадрате.

Закон Малюса: история и объяснение

Этьен Луи Малюс был известным французским физиком и математиком, который в своих исследованиях занимался вопросами светополяризации. Он был первым, кто установил качественную закономерность между углом плоскости поляризации и интенсивностью прошедшего света через поляризатор.

Согласно закону Малюса, интенсивность прошедшего света через поляризатор определяется по формуле:

I = I₀ * cos²θ

где I – интенсивность прошедшего света, I₀ – начальная интенсивность, θ – угол между плоскостью поляризации и плоскостью поляризатора.

Закон Малюса объясняется эффектом поляризации света. Поляризация – это процесс ориентации колебаний световых волн в определенной плоскости. Когда свет проходит через поляризатор, только волны, колебания которых происходят в плоскости поляризатора, могут проходить без изменения интенсивности. Все остальные волны, колебания которых не совпадают с плоскостью поляризатора, подавляются или полностью блокируются.

Таким образом, косинус в квадрате в формуле закона Малюса определяет зависимость интенсивности света от угла плоскости поляризации. Косинус в квадрате принимает значения от 0 до 1, и чем ближе угол между плоскостью поляризации и плоскостью поляризатора к 0° или 180°, тем ближе значение косинуса в квадрате к 1 и тем выше интенсивность прошедшего света. При угле 90° значение косинуса в квадрате равно 0, что соответствует полному блокированию прохода света.

Закон Малюса: что это такое?

Свет может быть поляризованным, то есть его электрический вектор колеблется только в одной плоскости. Угол падения – это угол между падающим лучом света и нормалью к поверхности, на которую свет падает. Закон Малюса применяется при изучении светопропускания через поляризаторы.

Согласно закону Малюса, интенсивность прошедшего света через поляризатор пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостью колебания поляризатора и плоскостью колебания падающего света.

Угол между плоскостью колебания поляризатора и плоскостью колебания падающего светаИнтенсивность света
Максимальная интенсивность
90°Минимальная интенсивность
45°Половина максимальной интенсивности

Таким образом, если свет полностью поляризован в направлении поляризатора, то интенсивность прошедшего света будет максимальной. Если направления колебаний света и поляризатора перпендикулярны друг другу, то интенсивность света будет минимальной.

Закон Малюса имеет широкое применение в различных областях науки и техники, связанных с изучением света и оптики, и является базовым понятием для понимания принципов поляризованного света.

История открытия закона Малюса

Этот закон был открыт в ходе экспериментов Малюса с поляризацией света. Он использовал особое устройство, которое позволяло изменять поляризацию света. Малюс установил, что при прохождении линейно поляризованного света через анализатор (прибор, определяющий ориентацию вектора поляризации света), интенсивность света, прошедшего через анализатор, зависит от угла между плоскостью поляризации света и плоскостью анализатора.

Малюс открыл, что интенсивность света, прошедшего через анализатор, пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостями поляризации и анализатора. То есть, если плоскости поляризации и анализатора перпендикулярны друг другу, то интенсивность света будет минимальной, а если они параллельны, то интенсивность света будет максимальной.

Закон Малюса был важным открытием в области оптики, поскольку позволяет описывать поляризацию света и применять ее в различных приложениях. Этот закон является основой для понимания таких явлений, как поляризационные очки, поляризационные фильтры и другие оптические устройства, использующие свойства поляризованного света.

Оцените статью