物理学23(偏振2及习题课).ppt

1、1,一、双折射现象,一束自然光入射在各向异性媒质的分界面上，产生两束折射光。,两束光折射光中 一条总是遵循折射定律-称为寻常光线（o 光） 另一条不遵循折射定律-称为非常光线（e 光） 用检偏器检验发现-o 光、e 光都是线偏振光。,注意：只有在各向异性晶体内部有 o 光 e 光之分,实验发现：,14.2 双折射现象,双折射现象,2,各向异性的晶体内，存在着特殊的方向，在该方向上，不产生双折射现象。该方向称为晶体的光轴。,光轴是一个特定的方向，而不是特定的直线。,单轴晶体-方解石、石英、红宝石； 双轴晶体-云母、硫磺、蓝宝石；,二、晶体的光轴,3,三、正晶体、负晶体,在晶体内部： o光 沿各方

2、向的传播速度相等，任意时刻的子波波面都是球面； e光 沿各方向的传播速度不相等。,正晶体,在光轴方向上,负晶体,4,四、主平面、主截面,主平面-晶体光轴与光线决定； 主截面-光轴与表面法线决定。,o光 的振动方向垂直于其主平面； e光 的振动方向在其主平面内。,o光 和 e光 的主平面不重合，振动面也不严格垂直。,当光线沿光轴和晶体表面法线所组成的平面入射时，o光 和 e光 的主平面重合，振动面垂直。,一般情况：,特殊情况：,5,5、e光：非常光，不遵守折射定律； 振动方向在主平面内， 各方向速度不等， 子波面是椭球面。,小结：,1、双折射现象： 晶体中的折射光分为两束，都是线偏振光。,2、光

3、轴：沿光轴方向，o光、e光速度相等。,3、主平面：晶体中光线和光轴组成的平面 。,4、o光：寻常光，遵守折射定律； 振动方向垂直主平面， 各方向速度相等，子波面是球面。,6,一、光的偏振选择题,解：如图,1、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，若以此光束为轴旋转偏振片，测得透射光的强度最大值是最小值的 5 倍，那么入射光中自然光与线偏振光的光强比值为,光的偏振习题课,7,解：布儒斯特定律,2、自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃平面上，反射光是,(A) 在入射面内振动的完全线偏振光 (B) 平行于入射面振动占优势的部分偏振光 (C) 垂直于入射面振动的完全线偏振光 (D)

4、垂直于入射面振动占优势的部分偏振光,8,解：布儒斯特定律,折射光为部分偏振光,3、自然光以 60 o 的入射角照射到某两种媒质交界面时，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为 30 o (B) 部分偏振光且只是在该光由真空到折射率为 的介质时，折射角是30 o (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为30 o,9,解：o 光 e 光传播方向不同； O 光的振动方向垂直纸面；e 光的振动方向在纸面内。,4、ABCD 为一方解石的一个截面，AB 为垂直于底面的晶体平面与底面的交线，光轴方向在底面内且与 AB成一锐角，如图所示

5、，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相互垂直 (B) 传播方向相同，电场强度的振动方向不相互垂直 (C) 传播方向不相同，电场强度的振动方向相互垂直 (D) 传播方向不相同，电场强度的振动方向不相互垂直,10,六、光的偏振填空题,解: (1),(2),1、两偏振片叠放一起，强度为 I0 的自然光垂直入射其上，不考虑偏振片的吸收与反射，若通过两个偏振片后的光强为I0 / 8 ，则此两偏振片的偏振化方向的夹角是_，若在两片之间再插入一片偏振片，其偏振化方向与前后两片的偏振化方向相等，则通过三

6、个偏振片后的透射光的强度为_。,11,解：,2、如图所示，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，已知反射光是完全线偏振光，那么折射角 r 的值为_。,12,解：,3、假设某一介质对于空气的临界角是 45 o ，则从空气射向此介质时的布儒斯特角是_,解：在晶体内部，o 光和 e 光沿光轴的传播速度相等。,4、在双折射晶体的内部，有某种特定方向称为晶体的光轴，光在晶体内部沿光轴传播时，_光和_光的传播速度相等。,13,一、光的衍射选择题,解：从同一波阵面上各点发出的子波是相干波，P 点的光强决定于波阵面 S 上所有面元发出的子波各自在 P 点引起振动的

7、相干叠加。,1、根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面 S，则 S 的前方某点 P 的光强决定于波阵面 S 上所有面元发出的子波各自传到P 的,(A) 振动振幅之和 (B) 光强之和 (C) 振动振幅之和的平方 (D) 振动的相干叠加,光的衍射习题课,14,当单缝向上或向下平行移动时，0 级条纹的位置不动，衍射图样的位置、形状、光强都不变。,2、在单缝的夫琅和费衍射实验装置中， S 为单缝， L 为透镜， C 为放在 L 焦平面处的屏幕，当把单缝 S 垂直与透镜光轴稍向上平移时，屏幕上的衍射图样,向上平移 (B) 向下平移 (C) 不动 (D) 条纹间距变大,解：,15,时,3、一束波

8、长为 的单色平行光垂直入射到一单缝 AB上，在屏上形成衍射图样，如果 P 是中央亮条纹一侧第一暗纹所在的位置，则 BC 的长度为,解：单缝衍射的暗条纹条件,16,4、在单缝的夫琅和费衍射实验中，波长为 的单色光垂直入射到宽度为 a = 4 的单缝上，对于衍射角为 30 o 的方向，单缝处波阵面可分成半波带的数目为,(A) 2个 (B) 4个 (C) 6个 (D) 8个,解：单缝衍射的最大光程差,17,5 、在单缝的夫琅和费衍射实验中，对于给定的单色光，当缝宽变小时，除中央亮条纹的中心位置不变外，各级衍射条纹,对应的衍射角变小 (B) 对应的衍射角变大 (C) 对应的衍射角不变 (D) 光强不变

9、,18,时,解：两种波长光的光栅衍射,6、某元素的特征光谱中含有波长分别为 1= 450nm 和 2= 750nm 的光谱线，在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2 的谱线的级数为,(A) 2,3,4,5 (B) 2,5,8,11 (C) 2,4,6,8 (D) 3,6,9,12,19,解：垂直入射时的光栅方程,斜入射时的光栅方程,7、设光栅平面，透镜均与屏幕平行，则当单色平行光垂直于光栅平面入射变为斜入射时，能观察到的光谱线的最高级数 k,变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 无法确定,20,解：光栅衍射条纹的特点-又细又亮，便于测量,8、测量单色光的波长时，使用下列那一种方

10、法最准确？,双缝干涉 (B) 牛顿环 (C) 单缝衍射 (D) 光栅衍射,21,3、单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，且 ， 入射光在 中的波长为 ，则两束反射光的光程差为：,22,17、用劈尖干涉发可检测工件表面缺陷，当波长为 的单色平行光垂直入射时，如观察到干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分,23,18、两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L，夹在两块平板玻璃中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离L变小，则在L范围内干涉条

11、纹的,（A）数目减少，间距变大 （B）数目不变，间距变小 （C）数目增加，间距变小 （D）数目减少，间距不变,24,二、光的衍射填空题,子波；子波相干叠加,1、惠更斯引入_的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用_的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯-菲涅耳原理。,2、将波长为的单色平行光垂直投射于一狭缝上，若对应于衍射图样的第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为 ，则缝的宽度等于_,解:单缝衍射的最大光程差,25,解：位相差为，即光程差为/ 2,3、波长为 = 480nm 的单色平行光垂直照射到 a = 0.40mm 的单缝上，单缝后的透镜焦距 f = 60cm ，当单缝两边缘点A B 射向 P 点的

12、两条光线在 P 点的相位差为 时， P 点离透镜焦点 O 的距离等于_,26,解：单缝衍射暗纹条件,4、在单缝的夫琅和费衍射实验中，假设第一级暗纹的衍射角很小，若纳黄光(1 = 589nm)的中央明纹宽度为 4.0mm ，则2 = 442nm 的蓝紫色光的中央明纹宽度为_,单缝衍射中央明纹宽度,27,解：单缝衍射条纹如图,5、单色平行光垂直入射在 a = 0.15mm 的单缝上，单缝后的透镜焦距 f = 400mm ，在其焦平面上放置屏幕，现观测到屏幕上中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为 8 mm ， 则入射光的波长= _,28,十二章 光的干涉 作业题:,1、在双缝干涉实验中，波长 的单色平行光垂直入射