《光的偏振习题》PPT课件

光的偏振习题课,你盼望彩虹，就应该容忍风雨,补充：尼科耳（Nicol）棱镜（简称“尼科耳”）,Nicol棱镜：如图，由方解石经过磨、剖、涂、粘而制成。,磨：将端面与底面的交角由71磨成68；剖、涂、粘：是为了加入加拿大树胶。,光轴在ACNM平面内，方向与AC成480，入射面取ACNM。,（参见书P247,习题5.14）,方解石的折射率no=1.658，ne=1.486，加拿大树胶的折射率n=1.550，O光入射角大于其临界角arcsin(1.550/1.658)=69012被全反射，在CN处被涂黑层吸收。,出射偏振方向在ACNM面内的e光。,Nicol制作困难，价格较贵，有效使用截面很小，但透明度好，不带颜色，能产生完善的线偏振光。,（书P230格兰汤姆逊棱镜原理与上述类似）,尼科耳可作起偏器和检偏器：,若在e光后再加一尼科耳N，设两尼科耳的主截面之间的夹角为，则透射光强遵从马吕斯定律，即,5.1自然光通过两个偏振化方向间成600的偏振片，透射光强为I1。今在两个偏振片之间再插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片均成300角，则透射光强为多少？,解:设入射的自然光强为I0，,则透过第一个偏振片后光强变为I0/2。,I0/2,透过第二个偏振片后光强变为I1,即：,由此得,两偏振片间加入另一偏振片后，,透射的光强变为：,5.2自然光入射到两个互相重叠的偏振片上。如果透射光强为：（1）透射光最大强度的三分之一，或（2）入射光强度的三分之一，则这两个偏振片的偏振化方向间的夹角是多少？,解：自然光入射到两个互相重叠的偏振片上，透射光强度为:,两偏振片的偏振化方向夹角为,（2）由于透射光强I为:,所以有,(：两偏振片透光方向的夹角),（1）当透射光强为透射光最大强度的三分之一时，有,两偏振片透光方向平行时，透过光强最大，为I0/2。,线偏振光来入射，反射折射态不变。若以起偏角入射，反射线折射线，平行振动全透射。,5.4在如图所示的各种情况中，以非偏振光和偏振光入射于两种介质的分界面，图中i0为起偏振角，ii0，试画出折射光线和反射光线并用点和短线表示出它们的偏振状态。,解：反射光线与折射光线如图所示。,无反射光线,5.5水的折射率为1.33，玻璃的折射率为1.50，当光由水中射向玻璃而反射时，起偏振角为多少？当光由玻璃射向水中而反射时，起偏振角又为多少？这两个起偏振角的数值间是什么关系？,解：光由水中射向玻璃而反射时，起偏振角为,光由玻璃中射向水而反射时，起偏振角为,所以,由于,即二者互余。,5.6光在某两种介质界面上的临界角是450，它在界面同一侧的起偏振角是多少？,解：临界角与折射率的关系为sin=n2/n1。在界面的同一侧的起偏振角为,5.7根据布儒斯特定律可以测定不透明介质的折射率。今测得釉质的起偏振角i0=580，试求它的折射率。,解：由,可得釉质折射率为：,5.8已知从一池静水的表面反射出来的太阳光是线偏振光，此时，太阳在地平线上多大仰角处？,解：此时，太阳光射向水面的入射角为,太阳此时的仰角为,习题集（光学）一、选择题18在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹若在两缝后放一个偏振片，则（A）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强；（B）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱；（C）干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱；（D）无干涉条纹。,B,分析：干涉条纹的间距,不变,自然光通过偏振片强度减半，其干涉明纹的亮度也会减弱。,光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片（偏振化方向成450角），,19一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成450角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强I为：（A）;（B）;（C）;（D）。,B,分析：,则透射光强为：,20两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂射其上时没有光线通过。当其中一偏振片慢慢转动1800时透射光强度发生的变化为：（A）光强单调增加；（B）光强先增加，后又减小至零；（C）光强先增加，后减小，再增加；（D）光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零。,B,分析：,无光线通过时，两偏振片偏振化方向垂直。,在其中一偏振片转动1800过程中，二偏振化方向由垂直先转到平行，又转到垂直，所以，,光强先增加，后又减小至零。,光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片（偏振化方向成300角），,21光强为I0的自然光依次通过两个偏振片P1和P2，若P1和P2的偏振化方向的夹角=300角，则透射光强度为：（A）;（B）;（C）;（D）;（E）3I0/8。,E,分析：,则透射光强为：,22一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）1/5;（C）1/3;（D）2/3。,A,分析：,则透射最大光强,设入射自然光和线偏振光的强度分别为I10和I20，,I2min=0,透射最大光强,由已知,即,解得,23一束自然光自空气射向一块平板玻璃，设入射角等于和布儒斯特角i0，则在界面2的反射光（A）是自然光；（B）是完全偏振光且光矢量振动方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。,说明r0为界面2的布儒斯特角。,分析：,对界面1,对界面2，入射角为r0，折射角为i0，则：,n1sini0=n2sinr0,即,n1cosr0=n2sinr0,所以,B,o光的光振动方向垂直于其主平面；e光的光振动方向在其主平面内。当光轴在入射面内，o光、e光的主平面以及入射面重合在一起，o光为垂直偏振光，e光为平行偏振光。,24ABCD为一块方解石的一个截面，AB为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交线。光轴方向在纸面内且与AB成一锐角。一束平行的单色自然光垂直于AB端面入射。在方解石内折射光分解为o光和e光，o光和e光的：(A)传播方向相同,电场强度的振动方向互相垂直；(B)传播方向相同,电场强度的振动方向不互相垂直；(C)传播方向不同,电场强度的振动方向互相垂直；(D)传播方向不同,电场强度的振动方向不互相垂直。,分析：,所以，o光、e光的传播方向不同,电场强度的振动方向互相垂直。,C,分析：,16一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振化方向成450角。已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为。,二、填空题,2I,如图所示，,透射光强为：,17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。若在双缝的S1和S2前面分别加一同质同厚的偏振片，则当的偏振化方向相互时，在屏幕仍能看到很清晰的干涉条纹。,波的相干条件,分析：,平行或接近平行,偏振片的偏振化方向决定透过偏振片的线偏振光的光矢量振动方向。,若要透射光满足“振动方向相同”条件，两偏振片的偏振化方向须平行或接近平行。,18一束平行的自然光，以600角入射到平玻璃表面上。若反射光是完全偏振的，则透射光束的折射角是；玻璃的折射率为。,因反射光是完全偏振的，入射角i0=600为起偏振角。,解：,此时，入射角i0满足布儒斯特定律,300,1.73,此时入射光与反射光垂直，即,于是:n玻璃=tan600=1.73,19一束自然光，以布儒斯特角入射到平玻璃片上。就偏振状态来说则反射光为，反射光矢量的振动方向，透射光为。,完全(线)偏振光,垂直于入射面,部分偏振光,20一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射。已知反射光是完全偏振光，那么折射角r的值为。,解：,因反射光是完全偏振光，则,23在光学各向异性晶体内部有一确定的方向，沿这一方向寻常光和非常光的相等，这一方向称为晶体的光轴只具有一个光轴方向的晶体称为晶体。,21当一束自然光在两种介质分界面处发生反射和折射时，若反射