第十八章 光的偏振 作业及参考答案 2014.pdf

班级中序号 姓名 学号 1 第十八章第十八章 光的偏振光的偏振 一一 选择题 选择题 A 1 基础训练 2 一束光是自然光和线偏振光的混合光 让它垂直通过一偏振 片 若以此入射光束为轴旋转偏振片 测得透射光强度最大值是最小值的 5 倍 那么入射光 束中自然光与线偏振光的光强比值为 A 1 2 B 1 3 C 1 4 D 1 5 注注 自然光 I0通过一偏振片透射的偏振光光强恒为 2 0 I 线偏振光 I1通过一偏振片透射的偏振光光强为 2 12 cosII 所以 透射光强度最大值 2 0 I I1 透射光强度最小值 2 0 I D 2 基础训练 6 自然光以 60 的入射角照射到某两介质交界面时 反射光 为完全线偏振光 则知折射光为 A 完全线偏振光且折射角是 30 B 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时 折射角是 30 C 部分偏振光 但须知两种介质的折射率才能确定折射角 D 部分偏振光且折射角是 30 注注 0 0 90 i D 3 自测提高 1 某种透明媒质对于空气的临界角 指全反射 等于 45 光 从空气射向此媒质时的布儒斯特角是 A 35 3 B 40 9 C 45 D 54 7 E 57 3 注注 布儒斯特定律 空 介 n n i 0 tan 全反射的临界角 n 介 sin 临 n 空 sin90 B 4 自测提高 3 一束光强为 I0的自然光 相继通过三个偏振片 P1 P2 P3 后 出射光的光强为 I I0 8 已知 P1和 P2的偏振化方向相互垂直 若以入射光线为轴 旋转 P2 要使出射光的光强为零 P2最少要转过的角度是 A 30 B 45 C 60 D 90 注注 自然光 相继通过三个偏振片 0 022 0 8 1 90 coscos 2 1 III 4 1 sincos 22 解得 0 45 班级中序号 姓名 学号 2 二二 填空题 填空题 5 基础训练 8 要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过 90 至少需要让 这束光通过 2 块理想偏振片 在此情况下 透射光强最大是原来光强的 1 4 倍 注 注 偏振光通过 2 块偏振片 90 coscos 022 12 II 6 自测提高 5 如图所示的杨氏双缝干涉装置 若用单 色自然光照射狭缝 S 在屏幕上能看到干涉条纹 若在双缝 S1和 S2的一侧分别加一同质同厚的偏振片 P1 P2 则当 P1与 P2的偏 振化方向相互 平行平行 时 在屏幕上仍能看到很清晰的 干涉条纹 注注 相干条件为两列频率相同 振动方向相同 振动方向相同 相位差恒定的波 7 自测提高 6 在以下五 个图中 前四个图表示线偏振光入 射于两种介质分界面上 最后一图 表示入射光是自然光 n1 n2为两种 介质的折射率 图中入射角 i0 arctg n2 n1 i i0 试在图上画出 实际存在的折射光线和反射光线 并用点或短线把振动方向表示出 来 8 自测提高 8 如图 18 14 所示 P1 P2为偏振化方向间夹角为 的两个偏振片 光强为 I0的平行自然光垂直入射到 P1表面上 则通过 P2的光强 I 2 0cos 2 1 I 若在 P1 P2之间插入第三个偏振片 P3 则通过 P2的光强发生了变化 实验发现 以光线为轴旋 转 P2 使其偏振化方向旋转一角度 后 发生消光现象 从而可以推算出 P3的偏振化方向 与 P1的偏振化方向之间的夹角 2 假设题中所涉及的角均为 P2 P1 S1 S2 S n1 n2 i n1 n2 i n1 n2 i0 n1 n2 i0 n1 n2 i0 i i i0 i0 i0 班级中序号 姓名 学号 3 锐角 且设 注注 自然光 相继通过两个偏振片 2 0cos 2 1 II 发生消光时 P1 P2偏振化方向间夹角为 2 三三 计算题 计算题 9 基础训练 14 将两个偏振片叠放在一起 此两偏振片的偏振化方向之间的夹角 为 o 60 一束光强为 I0的线偏振光垂直入射到偏振片上 该光束的光矢量振动方向与二偏振 片的偏振化方向皆成 30 角 1 求透过每个偏振片后的光束强度 求透过每个偏振片后 的光束强度 解 1 由马吕斯定律 22 0 coscosII 16 360cos03cos 0 0202 0 II 2 若将入射光束换为强度相同的自然光 2 02 cos 2 1 II 8 60cos 2 1 0 02 0 II 10 基础训练 18 如图 18 13 所示的三种透光媒质 其折射率分别为 n1 1 33 n2 1 50 n3 1 两个交界 面相互平行 一束自然光自媒质 中入射 到 与 的交界面 上 若反射光为线偏振光 1 求入射角 i 2 媒质 界面上的反射光是不是线偏振光 为什么 解 1 由反射光为线偏振光得 1 2 tan n n iB 解得 i0 48 44 2 由布儒斯特定律 90 i 41 56 对 界面 为入射角 而 2 3 2 1 tan n n n n 不满足布儒斯特定律 所以反射光不是线偏振光 11 自测提高 10 有一平面玻璃板放在水中 板面与水面夹角为 见图 设水和 玻璃的折射率分别为 1 333 和 1 517 已知图中水面的反射光是完全偏振光 欲使玻璃板面 的反射光也是完全偏振光 角应是多大 解 由题意 i1 i2 为布儒斯特角 1 333tan 1 空 水 n n i 12 53 0 1 i n3 n2 n1 i n1 i n3 n2 I0 I P1 P3 P2 C A B i2 i1 班级中序号 姓名 学号 4 1 138tan 2 水 玻璃 n n i 96 48 0 2 i 由 ABC 可以得到 2 2 i2 解得 8 11 0 12 自测提高 12 由两个偏振片 其偏振化方向分别为 P1和 P2 叠在一起 P1与 P2 的夹角为 一束线偏振光垂直入射在偏振片上 已知入射光的光矢量振动方向与 P2的夹角 为 A 取锐角 A 角保持不变 如图 18 16 所示 现转动 P1 但保持 P1与E v P2的夹角都 不超过 A 即 P1夹在E v 和 P2之间 求 等于何值时出射光强为极值 此极值是极大还是极 小 解 设入射光强度为 I1 经过 P1 P2后 2 1 22 12 2cos cos 4 1 cos cos AAIAII 出射光强为极值 则 0 2sin 2cos cos 1 2 AAAI d dI 解得 2 A 有极值 且 2 cos4 12 A II 极 2 2 1 2 2 2 2 2cos 2cos cos2 2 sin2 A A AAAAI d Id 0 1 cos2 1 AI 故此极值是极大值 13 自测提高 13 有三个偏振片堆叠在一起 第一块与第三块的偏振化方向相互垂 直 第二块和第一块的偏振化方向相互平行 然后第二块偏振片以恒定角速度 绕光传播的 方向旋转 如图 18 17 所示 设入射自然光的光强