Malus Law (derivation and use) + What is Intensity (Polarisation Part 2 - Waves - Physics)

Summary

该视频讲解了光的偏振及其对光能量的影响。光是一种电磁波，其偏振方向决定了它通过偏振器时的强度变化。使用马吕斯定律，视频展示了偏振光和非偏振光在经过偏振器时的强度变化计算。通过示例，视频阐明了光强度与偏振角度的关系，强调了偏振现象在光学中的重要性。

Takeaways

• 😀 光是电磁波，当其振荡在一个平面上时，称为偏振光。
• 😀 偏振光通过偏振器时，只有与偏振器的偏振轴平行的分量可以通过。
• 😀 输出波的振幅可以用输入波的振幅乘以余弦角来计算：A = A₀ cos(θ)。
• 😀 波的能量与振幅直接相关，振幅越大，能量越高。
• 😀 强度（I）定义为单位面积的功率，与振幅的平方成正比：I ∝ A²。
• 😀 马吕斯定律（Malus's Law）描述了光通过偏振器后的强度与入射光的偏振平面和偏振器偏振轴之间的角度关系：I = I₀ cos²(θ)。
• 😀 如果未偏振光通过偏振器，强度会减半。
• 😀 通过两个偏振器时，第二个偏振器的强度计算需基于第一个偏振器的输出强度。
• 😀 偏振光的应用在光学、摄影等多个领域具有重要意义。
• 😀 理解光的偏振行为可以帮助预测其与各种光学设备的相互作用。

Q & A

什么是光的偏振？

光的偏振是指光波的电场振荡在一个特定平面内的现象。

当偏振光通过一个偏振器时，发生了什么？

偏振光通过偏振器时，只有与偏振器偏振轴平行的光波成分会通过。

马吕斯定律是什么？

马吕斯定律描述了光通过偏振器后的强度变化，公式为 I = I0 cos²(θ)，其中 I 是输出强度，I0 是输入强度，θ 是光的偏振平面与偏振器偏振轴之间的夹角。

如何计算偏振光通过偏振器后的输出振幅？

输出振幅可以通过公式 A = A0 cos(θ) 计算，其中 A0 是输入振幅，θ 是偏振光平面与偏振器偏振轴之间的角度。

什么是光的强度？

光的强度是指单位面积上接收到的光能量，通常用瓦特/平方米（W/m²）来表示。

如何从未偏振光中得到偏振光？

未偏振光由多个方向的光波组成，当它通过偏振器时，只有与偏振器偏振轴平行的成分能够通过，从而形成偏振光。

未偏振光通过第一个偏振器后的强度如何计算？

未偏振光通过第一个偏振器时，其强度会减半，公式为 I1 = I0 / 2。

如果入射光的强度为200 W/m²，经过两个偏振器后会得到什么强度？

经过第一个偏振器后，强度为100 W/m²，经过第二个偏振器后，强度为25 W/m²。

为什么在通过两个偏振器时要计算角度？

角度决定了光的偏振平面与偏振器的偏振轴之间的关系，这会影响光的强度，根据马吕斯定律计算。

通过偏振器后光的能量如何变化？

光通过偏振器后，其强度和能量都会减少，具体减少的量由光的入射角度和偏振器的偏振轴角度决定。