大学物理2,15.第十五章思考题

.1、一束光垂直入射在偏振片上，以入射光线为轴转动偏振片，观察通过偏振片后的光强变化过程。如果观察到光强不变，则入射光是什么光？如果观察到明暗交替变化，有时出现全暗，则入射光是什么光？如果观察到明暗交替变化，但不出现全暗，则入射光是什么光？ 【答案：自然光；完全偏振光；部分偏振光】详解：当一束光垂直入射在偏振片上时，以入射光线为轴转动偏振片，如果观察到通过偏振片后的光强不发生变化，入射光是由自然光；如果观察到光强有明暗交替变化，并且有时出现全暗，则入射光是完全偏振光；如果观察到光强有明暗交替变化，但不出现全暗，则入射光是部分偏振光。2、一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一个偏振片。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多少？ 【答案：1/2】详解：设该光束中自然光和线偏振光的强度分别为I1和I2。当以此入射光束为轴旋转偏振片时，透射光强度的最大值和最小值分别为 依题意有Imax=5Imin，即解之得即入射光束中自然光与线偏振光的光强比值等于1/2。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0.125I0 。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最少要转过多大的角度？【答案：45】详解：由于P1和P2的偏振化方向相互垂直，而自然光相继通过三个偏振片后的光强不等于零，说明自然光通过偏振片的顺序为P1、P3、P2。qP1P3P2图15-32如图所示，设偏振片P1和P3的夹角为q，由马吕斯定律得出射光强为由于I=0.125I0 ，代入上式解得要使出射光强为零，应使P2和P3的偏振化方向垂直，因此P2最少要转过的角度也等于45。4、一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且这两个偏振片的偏振化方向的夹角成45角，则穿过两个偏振片后的光强是I0的多少倍？ 【答案：1/4】详解：由马吕斯定律得光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片后的光强为即穿过两个偏振片后的光强是I0的1/4倍。5、三个偏振片P1，P2与P3堆叠在一起，P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与P1的偏振化方向间的夹角为30。强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与P3，则通过三个偏振片后的光强是I0的多少倍？【答案：3/32】详解：由马吕斯定律得光强为I0的自然光垂直穿过这三个偏振片后的光强为即穿过这三个偏振片后的光强是I0的3/32倍。6、两个偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过。当其中一个偏振片慢慢转动180时，透射光强度将发生怎样的变化？【答案：光强先增加，达到最大值后又减小至零】详解：一束自然光垂直入射两个堆叠的偏振片上时没有光线通过，说明这两个偏振片的偏振化方向相互垂直。当其中一个偏振片慢慢转动90时，透射光强度逐渐增大到最大值。该偏振片沿原方向继续慢慢转动90时，透射光强度将逐渐减小到0。因此，当其中一个偏振片慢慢转动180时，透射光强度将先增加，达到最大值后又减小至零。7、使光强为I0的平面偏振光先后通过两个偏振片P1和P2。P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是a 和90，则通过这两个偏振片后的光强I是多少？ 【答案：】详解：依题意，由马吕斯定律得光强为I0的平面偏振光先后通过这两个偏振片后的光强为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几块理想偏振片？在此情况下，透射光强最大是原来光强的多少倍？【答案：3；1/4】a详解：由图可以看出，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3块理想偏振片。由马吕斯定律得透射光强为可见，当时，透射光强最大，其值为图15-8I0P1IP2P39、如图15-8所示，P1、P2为偏振化方向夹角为a 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的光强等于多少？如果在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q 角后，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a 等于多少？ (假设题中所涉及的角均为锐角，并且a a。) 【答案：；或】详解：由于P1、P2偏振化方向夹角为a ，因此通过P2的光强为在P1、P2之间插入第三个偏振片后，使P2旋转角度q后发生消光现象，则必有P2与P3的偏振化方向垂直。由于题中所涉及的角均为锐角，并且a no，透过因此o光进入方解石后的折射角45。据此得光路图15-（b）。6、原来是光学各向同性的介质，如果在机械应力作用下，显现出光学各向异性，即产生了双折射现象，这是什么效应？如果在外加电场作用下发生双折射现象，这是什么效应？如果在外加磁场的作用下发生双折射现象，这又是什么效应？ 【答案：弹性效应（或应力双折射）；克尔效应；科顿-穆顿效应（或磁致双折射效应）】详解：光某些各向同性的透明物质受到机械力作用发生形变时表现出各向异性的性质的现象叫做弹性效应（或应力双折射）；某些各向同性的透明物质在外电场的作用下表现出各向异性的性质的现象叫做克尔效应；某些各向同性的透明物质在外磁场的作用下表现出各向异性的性质的现象叫做科顿-穆顿效应（或磁致双折射效应）。7、对波长为589.3 nm的钠光，石英的旋光率a = 21.71/mm。如果将一块石英晶体垂直其光轴切割制成晶片，放在两个偏振化方向互相平行的偏振片P1、P2之间，使三者互相平行放置并使钠光垂直于P1射入，则当石英晶片的厚度等于多少mm时，没有光通过P2？ 【答案：4.15mm】详解：由于P1、P2的偏振化方向互相平行，因此偏振光通过石英后没有光通过P2，偏振光必然是旋转了90。 由旋光公式得石英晶片的厚度为8、一束单色线偏振光沿光轴方向通过厚度为d的旋光晶体，组成线偏振光的右旋和左旋圆偏振光在通过旋光晶体后产生的相位差为 其中nR和nL表示什么物理量？【答案：nR表示旋光晶体对于右旋圆偏振光的折射率；nL