透過 MCP 連接 →

輸入計算

數學公式

廣告

結果

透射光強
0.75
與 I₀ 相同單位
透射比例 75%

什麼是馬呂斯定律?

馬呂斯定律(Malus's Law)描述平面偏振光通過偏振片(檢偏器)後,光強會如何改變。當已經偏振的光線射入偏振片,而偏振片的透光軸與入射光的偏振方向夾角為 \(\theta\) 時,透射光強會衰減為原來的 \(\cos^{2}\theta\) 倍。這項定律由法國物理學家馬呂斯(Étienne-Louis Malus)於 1809 年發現,是光學、攝影、液晶顯示器(LCD)與雷射物理的重要基礎。

非偏振光通過兩塊透光軸成θ角的偏振片
光先通過起偏器,再通過透光軸旋轉了角度θ的檢偏器。

公式

透射光強可由下式計算:

$$I = \text{I}_0 \cdot \cos^{2}\!\left(\theta\right)$$

其中 \(\text{I}_0\) 為入射偏振光的強度,\(\theta\) 為偏振方向與偏振片透光軸之間的夾角,\(I\) 則是通過偏振片後的透射光強。當 \(\theta = 0°\) 時,光線完全通過(\(I = \text{I}_0\));當 \(\theta = 90°\) 時,偏振片會完全擋住光線(\(I = 0\))。

Advertisement
透射光強隨角度變化、符合餘弦平方曲線的圖像
透射光強 \(I = \text{I}_0 \cdot \cos^{2}\theta\) 在0°時最大,在90°時降為零。

如何使用本計算器

輸入初始光強 \(\text{I}_0\)(可使用任何一致的單位,如 W/m²、流明,或相對值 1),再輸入以「度」為單位的夾角 \(\theta\)。計算器會回傳透射光強,以及光線通過的百分比。

計算範例

假設強度 \(\text{I}_0 = 100 \ \text{W/m}^2\) 的偏振光以 \(\theta = 60°\) 射入偏振片。由於 \(\cos(60°) = 0.5\),因此 \(\cos^{2}(60°) = 0.25\),得 $$I = 100 \times 0.25 = 25 \ \text{W/m}^2$$ 也就是說,只有 25% 的原始光線能夠透射通過。

常見問題

這套定律適用於非偏振光嗎?不適用。馬呂斯定律只適用於已經偏振的光。非偏振光通過第一片偏振片後,無論角度如何,強度都會降為原來的一半(\(\text{I}_0/2\)),之後再通過後續偏振片時才遵循馬呂斯定律。

什麼角度會讓透射光強為零?\(\theta = 90°\)(兩偏振片相互垂直)時,\(\cos^{2}(90°) = 0\),光線會被完全擋住。

\(\theta\) 可以大於 90° 嗎?可以。由於 \(\cos^{2}\) 具有週期性,這個公式適用於任何角度;例如 120° 所得的結果與 60° 相同。

最後更新: