Почему в законе Малюса присутствует функция cos квадрат?

Физика 11 класс Оптика закон Малюса функция cos квадрат физика 11 класс Оптика поляризация света Новый

Закон Малюса описывает, как интенсивность поляризованного света изменяется при прохождении через поляризующий фильтр. Формула этого закона выглядит следующим образом:

I = I0 * cos²(θ)

где:

• I - интенсивность света после фильтра,
• I0 - интенсивность света до фильтра,
• θ - угол между направлением поляризации света и осью фильтра.

Теперь давайте разберемся, почему в этом законе присутствует функция cos².

1. Поляризация света: Световые волны можно представить как колебания электрического поля, которое может колебаться в разных направлениях. Поляризованный свет колеблется в одном направлении.
2. Фильтр и угол: Когда поляризованный свет проходит через фильтр, который также поляризован, угол между направлением поляризации света и осью фильтра (θ) влияет на то, сколько света пройдет через фильтр. Если угол равен 0°, весь свет проходит, если 90°, то свет не проходит.
3. Векторное представление: Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды электрического поля. Когда мы рассматриваем угол между двумя поляризациями, мы используем векторное представление. Если представить вектор поляризации света и вектор оси фильтра, то проекция вектора света на ось фильтра равна I0 * cos(θ).
4. Квадрат амплитуды: Интенсивность света пропорциональна квадрату этой проекции. Таким образом, чтобы получить интенсивность после фильтра, мы берем квадрат проекции: (I0 * cos(θ))², что дает нам I = I0 * cos²(θ).

Таким образом, функция cos² в законе Малюса возникает из-за того, что интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды электрического поля, а проекция этого поля на ось фильтра описывается косинусом угла между ними.