光学
光の偏光
偏光板に対して検光子を回転し、直線偏光についてのマリュスの法則 を、複数の角度での透過強度と電場の射影を読んで確かめます。
⚠ 偏光デモにはしばしばレーザーや高輝度 LED を使います。偏光板越しでもビームを直接見ないでください。
器具
- 電場ベクトル表示付き仮想偏光子–検光子ペア
- スライダー「検光子角 θ」
- スライダー「初期強度 I₀」
- 「パラメータリセット」ボタン；透過強度の読み出し
手順
検光子角を走査する
θ スライダーを 0° から 180° へゆっくり動かし、透過強度を読みます。θ=0° で最大、θ=90° で 0（直交ニコル）、180° で回復します — 電場を検光子軸へ射影する の特徴です。
cos²θ を定量的に検証する
θ を 30°、45°、60° に設定し各 I を記録します。比 を と比べます：0.75、0.50、0.25 が期待値です。電場は として透過し、強度は に比例するので に従います。
初期強度を変える
I₀ スライダーを動かし、cos² の形が保たれスケールだけ変わることを確認します。新しい I₀ で θ=0° と θ=90° の読み値を予測してから測り、実際の偏光板が無偏光の入射光の約半分を吸収する理由も説明しましょう。
シミュレーション
実験の歴史
エティエンヌ＝ルイ・マリュスは1808年、窓からの反射光が偏光することを発見しました — 名称はニュートンの粒子説の「極」に由来 — そして検光子が透過する強度が に比例することを実験的に見出しました。オーギュスタン・フレネルは1820年代にこの効果を横波で再解釈しました。
電磁気学的基礎はマクスウェル方程式（1865年）によってもたらされ、偏光は横波である電場 E の性質となりました。エドウィン・ランドが1928年に発明した Polaroid シート偏光板はこの効果を日常技術に変えました — カメラフィルター、サングラス、電圧で偏光を制御する液晶ディスプレイなどです。