大学物理习题详解No4光的偏振

1、大学物理作业No.6光的偏振一、判断题T1.解：是否具有偏振性是区分横波与纵波的主要标志之一，横波具有偏振性，纵波不具有。F2.解：平面偏振光就是线偏振光，强调的是其偏振性；而平面波是指离波源较远的柱面波或球面波波面上的一小块区域可看成是平面波。F3.解：布儒斯特定律指出：当自然光入射到介质分界面时，只有当入射角等于布儒斯特角，反射光才为线偏振光。T4.解：光轴是晶体中的特殊的方向，光沿着该方向传播时，不发生双折射现象。T5.解：教材96页。一、选择题1、如图所示的偏振片可以得到偏振化方向平行于y轴的偏振光。当自然光入射时，将偏振片绕如图所示的光传播的方向顺时针转动40,通过偏振片的光强是：C

2、(A)增大(B)减小(C)不变解：图画起来太麻烦，直接叙述：根据马吕斯定律，只要是自然光入射偏振片，光强变为原来的一半，所以无论怎样旋转偏振片，光强不会发生变化。2、当第三块偏振片以45插入两块偏振方向正交的偏振片时，会有部分的光出射。如果不是用单一的一块45偏振片插入，而是插入N块偏振片组，每片偏振化方向转过90/N.(A)没有光出射(B)出射的光更少(C)出射的光一样多(D)出射的光更多解：我们就以入射光是自然光为例来讨论这个问题。第一种情况的出射光强为：I=工I0COS445,2.(cc、N中1 29第二种情况的出射光强为：I=ICOS2,第一种情况不过是第二种情况当2 N+1JN=1时

3、的情况，当N2时，I是增大的。(可以取N=2来试即可。)所以选D3.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过。当其中一偏振片慢慢转动18o时透射光强度发生的变化为：B(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。12解：设入射自然光光强为I,透过两偏振片后光强为I=Icosa,其中口是两偏振片2n偏振化方向之间白夹角。起初I=,a：?,增大a,I增大，至a=n时I最大；再增大a,I减小，至1ct=-时，I=0。4、设一纸面为入射面。当自然光在各向同性媒质的界面上发生反射和折射时，若入射角不等

4、于布儒斯特角，反射光光矢量的振动情况是：【A】(A)平行于纸面的振动少于垂直于纸面的振动。(B)平行于纸面的振动多于垂直于纸面的振动。(C)只有垂直于纸面的振动。(D)只有平行于纸面的振动。解：教材95页。5,使一光强为|0的平面偏振光先后通过两个偏振片Pl和P2,Pl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为a和90,则通过这两个偏振片后的光强I是_1.2C(A)-10cos;(B)021.2,、1,.2(C)10sin(2：)(D)I0sin二444一(E)10cos-解：由马吕斯定律，偏振片通过第一个偏振片后，光强为Il=10cos2ao再通过第二个偏振片后，光强为：.222

5、2.21.2,I=11cos(90-)=I0cos二cos(90-)=10cos二sin=-10sin(2：)4二、填空题1 .在如图所示的实验中，入射光为偏振化方向平行于x轴的偏振光，其光强为I。，经过三个偏振片后，最后出射光强为I3,令%=Acosn6。如果将第一块偏振片从图示位置逆时钟旋转600,这时，A=,n=,1-.解：经分析，i3=i0cos430,比较后得出A=1,n=4,e=3002.如图所示，一束自然光入射到折射率分别为和折射。已知反射光是完全偏振光，那么折射角m和电的两种介质的交界面上，发生反射尸的值为1a-arctg(n2/n1)。2no斛：由布儒斯特te律，起偏振角为：

6、i0=arctgn1又反射线与折射线垂直，则折射角为：二三一i0二三一arctg出22n13 .在以下五个图中，左边四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最右边的图表示入射光是自然光。ni和n2为两种介质的折射率，图中入射角io=arctg(n2/n1),ifio,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。解：由布儒斯特定律：i#i0时，两种振动方向的光既折射也反射。当i=i0时，平行于入射面的振动的光只折射不反射，垂直于入射面的振动的光既折射也反射。如图所示。4 .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

7、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1:3。解：设入射自然光光强为Ii,线偏振光光强为I1-121imax22一12cos-，ImaxI2,混合光通过偏振片后光强为:1 _1_I12,IminI12 2I2min12I1=7,可以解出：Io:光轴5 .用方解石晶体(负晶体)切成一个截面为正三角形的棱形，光轴方向如图示，若自然光以入射角i入射并产生双折射，试定性地分别画出。光和e光的光路及振动方向。解：。光和e光的主平面均与纸面垂直，。光的光振动方向垂直其主平面，故在纸平面内，e光的光振动方向平行其主平面，故垂直于纸面。方解石为负晶体，Von1,o光更靠近法线

8、。如图所示。三、计算题1.三个偏振片R,P2,P3按此顺序叠在一起，P1,巳的偏振化方向保持相互垂直，P1与P2的偏振化方向的夹角为a,P2可以入射光线为轴转动，现将光强为Io的单色自然光垂直入射在偏振片上，不考虑偏振片对可透射分量的反射和吸收，。(1)求穿过三个偏振片后的透射光强度I与角a的函数关系式；(2)定性画出在P2转动一周的过程中透射光强I随a角变化的函数曲线。解：(1)由马斯特定律，光强为Io的自然光连续穿过三个偏振片后的光强为：,1,221.2八1 二-10cos-cos(-)Iosin22 28(2)曲线如下图所示:2.如图安排的三种透光媒质I,口，山，其折射率分别为5=1.33,，=1.50,%=1。两个交界面相互平行。一束自然光自媒质I中入射到I与口的交界面上，若反射光为线偏振光，(1)求入射角i;解：(1)由布儒斯特定律，入射角i为起偏角(2)媒质口，山界面上的反射光是不是线偏振光？为什么？i=arctg()=arctg(1:50)=48.43n11.53(2)设在媒质中折射角为V,且9=90：48.44，=41.56：在口，山分界面上tgi=tg=tg41.56=0.8866:3=0.6666n21.50所以，反射光不是线偏振光平阳5巧射中”您用E3-图中，非偏振也入时相继通过三个