光的偏振习题 附答案 1

发布 2022-07-08 09:55:28 阅读 4940

一. 填空题。

1. 一束光垂直入射在偏振片p上,以入射光为轴旋转偏振片,观察通过偏振片p

的光强的变化过程。 若入射光是自然光或圆偏振光, 则将看到光强不变;若入射光是线偏振光, 则将看到明暗交替变化, 有时出现全暗;若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光, 则将看到明暗交替变化, 但不出现全暗。

2. 圆偏振光通过四分之一波片后, 出射的光一般是线偏振光。

3. 要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90度角,则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的1/4 倍。

4. 两个偏振片叠放在一起,强度为i0的自然光垂直入射其上,若通过两个偏振片后的光强为i/8,则此两偏振片的偏振化方向间的夹角为(取锐角)是60度,若在两片之间再插入一片偏振片, 其偏振化方向间的夹角(取锐角)相等,则通过三个偏振片后的投射光强度为9/32 i0.

5. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于450, 则光从空气射向此媒质的布儒斯特角是54.70, 就偏振状态来说反射光为完全偏振光, 反射光矢量的振动方向垂直入射面, 透射光为部分偏振光。

6. 一束自然光从空气透射到玻璃表面上(空气折射率为1), 当折射角为300时, 反射光是完全偏振光, 则此玻璃的折射率等于1.732.

7. 一束钠自然黄光(λ=589.3×10-9m)自空气(设n=1)垂直入射方解石晶片的表面,晶体厚度为0.

05 mm, 对钠黄光方解石的主折射率n0=1.6584、ne =1.4864, 则o、e两光透过晶片后的光程差为 8.

6 μm, o、e两光透过晶片后的相位差为91.7 rad.

8. 在杨氏双缝干涉实验中, 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后分别加一个同质同厚度的偏振片p1、p2, 则当p1与p2的偏振化方向互相平行或接近平行时, 在屏幕上仍能看到清晰的干涉条纹。

二. 计算题。

9. 有一束自然光和线偏振光组成的混合光, 当它通过偏振片时改变偏振片的取向, 发现透射光强可以变化7倍。 试求入射光中两种光的光强度各占总入射光强的比例。

解:设入射光的光强为, 其中线偏振光的光强为,自然光的光强为。在该光束透过偏振片后, 其光强由马吕斯定律可知:

当=0时, 透射光的光强最大,当=/2时, 透射光的光强最小,入射总光强为:

10. 如图所示, 一个晶体偏振器由两个直角棱镜组成(中间密合). 其中一个直角棱镜由方解石晶体制成, 另一个直角棱镜由玻璃制成, 其折射率n等于方解石对e光的折射率ne.

一束单色自然光垂直入射, 试定性地画出折射光线, 并标明折射光线光矢量的振动方向。 (方解石对o光和e光的主折射率分别为1.658和1.

486.)

解:由于玻璃的折射率n等于方解石对e光的折射率, 因此e光进入方解石后传播方向不变。 而n=ne>no, 透过因此o光进入方解石后的折射角<450, 据此得光路图。

11. 用方解石割成一个正三角形棱镜, 其光轴与棱镜的棱边平行, 亦即与棱镜的正三角形横截面垂直。 如图所示。

今有一束自然光入射于棱镜, 为使棱镜内的 e 光折射线平行于棱镜的底边, 该入射光的入射角i应为多少? 并在图中画出 o 光的光路并标明o光和e光的振动方向。 已知ne= 1.

49 (主折射率, no =1.66.

解:由于e光在方解石中的振动方向与光轴相同, o光在方解石中的振动方向与光轴垂直, 所以e光和o光在方解石内的波面在垂直于光轴的平面中的截线都是圆弧。 但 ve > vo ,所以e波包围o波。

由图可知, 本题中对于e光仍满足折射定律

由于 e 光在棱镜内折射线与底边平行,

入射角 又因为。

故o光折射角。

12. 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, 如图所示。 设入射自然光的光强为i0.

求此自然光通过这一系统后, 出射光的光强。

解:经过p1, 光强由i0变为i0/2, p2以转动, p1, p2的偏振化方向的夹角=t

p2以转动, p2, p3的偏振化方向的夹角=/2-t

13. 有一束钠黄光以50角入射在方解石平板上, 方解石的光轴平行于平板表面且与入射面垂直, 求方解石中两条折射线的夹角。(对于钠黄光no=1.658, ne=1.486)

解: 在此题的特殊条件下, 可以用折射定律求出o光, e光折射线方向。 设i为入射角,和分别为o光和e光的折射角。

由折射定律:

14. 如图所示的各种情况下, 以非偏振光和偏振光入射两种介质的分界面, 图中i0为起偏角, i试画出折射光线和反射光线, 并用点和**表示他们的偏振状态。

15. 如图示的三种透光媒质i、ii、iii, 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i中入射到i与ii的交界面上, 若反射光为线偏振光,1) 求入射角i;

2) 媒质ii、iii交界面上的反射光是不是线偏振光?为什么?

解:(1)由布儒斯特定律:

令介质ii中的折射角为,则。

此在数值上等于在ii、iii界面上的入射角。

若ii、iii界面上的反射光是线偏振光, 则必满足布儒斯特定律。

因为, 故ii、iii界面上的反射光不是线偏振光。

16. 一块厚0.025mm的方解石晶片, 表面与光轴平行并放置在两个正交偏振片之间, 晶片的光轴与两偏振片的偏振化方向均成45度角。

用白光垂直入射到第一块偏振片上, 从第二块偏振片出射的光线中, 缺少了那些波长的光。(假定no=1.658, ne=1.

486为常数)

解:相干相消:

缺少的波长:,

17. 一方解石晶体的表面与其光轴平行, 放在偏振化方向相互正交的偏振片之间, 晶体的光轴与偏振片的偏振化方向成450角。 试求:

(1)要使 = 500nm的光不能透过检偏器, 则晶片的厚度至少多大?(2)若两偏振片的偏振化方向平行, 要使 =500nm的光不能透过检偏器, 晶片的厚度又为多少?(方解石对o光和e光的主折射率分别为1.

658和1.486.)

解:(1)如图(a)所示, 要使光不透过检偏器, 则通过检偏器的两束光须因干涉而相消, 通过p2时两光的光程差为。

对应的相位差为:

由干涉条件:

当k=1时, 镜片厚度最小, 为。

2)由图(b)可知当p1, p2平行时, 通过p2的两束光没有附加相位差,

当k=0时, 此时晶片厚度最小,

18. 一束平行的线偏振光在真空中的波长为589nm, 垂直入射到方解石晶体上, 晶体的光轴与表面平行, 如图所示。 已知方解石晶体对该单色o光和e光的折射率分别为.

486, 方解石晶体中寻常光的波长和非常光的波长分别等于多少?

解:方解石晶体中o光和e光的波长分别为。

三. 证明与问答题。

19. (证明题)一块玻璃的折射率为, 一束自然光以θ角入射到玻璃表面, 求θ角为多少时反射光为完全偏振光?证明在下表面反射并经上表面透射的光也是完全偏振光。

解:根据布儒斯特定律。

由折射定律:

角满足布儒斯特定律。

20. (问答题)用自然光源以及起偏器和检偏器各一件, 如何鉴别下列三种透明片:偏振片、半波片和1/4波片?

答:令自然光先通过起偏器, 然后分别通过三种透明片, 改变起偏器的透振方向, 观察现象, 出现消光的透明片为偏振片, 再通过检偏器, 改变检偏器的透振方向, 出现消光的透明片为半波片。

09光的偏振答案

一 选择题。1.b解 设入射自然光光强为i0,透过两偏振片后光强为其中是两偏振片偏振化方向之间的夹角。起初i 0,增大,i增大,至时i最大 再增大,i减小,到时,i 0。2.c解 由马吕斯定律,偏振片通过第一个偏振片后,光强为。再通过第二个偏振片后,光强为 3.b 解 设p2与p1偏振化方向间夹角为...

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