大学物理题库-光的偏振

11、波动光学 光的偏振
一、选择题(共10题)
1.
光强为I 0的自然光依次通过两个偏振片P 1和P 2．若P 1和P 2的偏振化方向的夹角α＝30°，则透射偏振光的强度I 是
(A) I 0 / 4． (B)3I 0 / 4． (C)3I 0 / 2． (D) I 0 / 8．
(E) 3I 0 / 8． ［ ］ 2.
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180°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． ［ ］ 3.
使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2．P 1和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和90°，则通过这两个偏振片后的光强I 是
(A) 21
I 0 cos 2α ． (B) 0．
(C) 41I 0sin 2(2α)． (D) 4
1
I 0 sin 2α ．
(E) I 0 cos 4α ． ［ ］ 4.
自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是 (A) 在入射面内振动的完全线偏振光．
(B) 平行于入射面的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) 垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光． ［ ］ 5.
某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是
(A) 35.3°．
(B) 40.9°．
(C) 45°．(D) 54.7°．
(E) 57.3°．［］
6.
自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，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是30°．
(B) 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角
是30°．
(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是30°．［］
7.
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．［］
8.
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 / 3．
(C) 1 / 4．(D) 1 / 5．［］
9.
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为
(A) I0 / 4．(B) 3 I0 / 8．
(C) 3I0 / 32．(D) I0 / 16．［］
10.
于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光
(A) 是自然光．
(B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面．
(C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面．
(D) 是部分偏振光．［］
二、填空题(共10题)
1.
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45°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________________．
2.
一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P的光强的变化过程．若入射光是__________________光，则将看到光强不变；若入射光是__________________，则将看到明暗交替变化，有时出现全暗；若入射光是__________________，则将看到明暗交替变化，但不出现全暗．
3.
两个偏振片堆叠在一起，其偏振化方向相互垂直．若一束强度为I0的线偏振光入射，其光矢量振动方向与第一偏振片偏振化方向夹角为 / 4，则穿过第一偏振片后的光强为__________________，穿过两个偏振片后的光强为___________．
4.
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__________块理想偏振片．在此情况下，透射光强最大是原来光强的______ ________________倍．
5.
当一束自然光在两种介质分界面处发生反射和折射时，若反射光为线偏振光，则折射光为____________偏振光，且反射光线和折射光线之间的夹角为___________．
6.
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8/
I，则此两偏振片的偏振化方向间的夹角(取锐角)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的夹角（取锐角）相等．则通过三个偏振片后的透射光强度为____________．
7.
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S1和S2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P1、P2，则当P1与P2的偏振化方向相互______________时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹．
8.
P
2
P
1
S
1
S
2
S
如果从一池静水(n ＝1.33)的表面反射出来的太阳光是线偏振的，那么太阳的仰角(见图)大致等于
________________．在这反射光中的E
矢量的方向应
____________________． 9.
一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃片上，就偏振状态来说则反射光为
____________________，反射光E
矢量的振动方向______________________，透 射光为________________________。

10.
在以下五个图中，前四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最后一图表示入射光是自然光．n 1、n 2为两种介质的折射率，图中入射角i 0＝arctg (n 2/n 1)，i ≠i 0．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．
三、计算题(共5题)
1.（起偏、检偏、马吕斯定律 掌握 运用 容易题 8分）
如图，P 1、P 2为偏振化方向相互平行的两个偏振
片．光强为I 0的平行自然光垂直入射在P 1上．
(1) 求通过P 2后的光强I ．
(2) 如果在P 1、P 2之间插入第三个偏振片P 3，(如图中虚线所示)并测得最后光强I ＝I 0 / 32，求：P 3的偏振化方向与P 1的偏振化方向之间的夹角α (设α为锐角)．
2. （起偏、检偏、马吕斯定律 理解 运用 容易题 8分）
将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成45︒和90︒角．
3. (起偏、检偏、马吕斯定律 理解 运用 较容易题 5分)
两个偏振片叠在一起，在它们的偏振化方向成α1＝30°时，观测一束单色自然光．又在α2＝45°时，观测另一束单色自然光．若两次所测得的透射光强度相
水
等，求两次入射自然光的强度之比．
4. ( 反射折射时的偏振、布儒斯特定律理解知识容易题5分)
在水(折射率n1＝1.33)和一种玻璃(折射率n2＝1.56的交界面上，自然光从水中射向玻璃，求起偏角i0．若自然光从玻璃中射向水，再求此时的起偏角
i'．
5. ( 反射折射时的偏振、布儒斯特定律理解知识容易题5分)
一束自然光以起偏角i0＝48.09°自某透明液体入射到玻璃表面上，若玻璃的折射率为1.56 ，求：
(1) 该液体的折射率．
(2) 折射角．
偏振光习题答案
一、选择题：
1、E；
2、B；
3、C；
4、C；
5、D
6、D；
7、B；
8、A；
9、C；10、B
二、填空题：
1、2I
2、自然光或(和)圆偏振光；线偏振光(完全偏振光)；部分偏振光或椭圆偏振光
3、I0 / 2 ；0
4、2 ；1/4
5、部分；π / 2 (或90°)
6、60°(或π / 3) ；9I0 / 32
7、平行或接近平行
8、37°；垂直于入射面
9、完全（线）偏振光；垂直于入射面；部分偏振光
10、
i i
i 0
i 0
i 0
三、 计算题
1、解：(1) 经P 1后，光强I 1＝
2
1I 0 1
分
I 1为线偏振光．通过P 2．由马吕斯定律有
I ＝I 1cos 2θ 1分 ∵ P 1与P 2偏振化方向平行．∴θ＝0．
故 I ＝I 1cos 20°＝I 1＝2
1
I 0
1分
(2) 加入第三个偏振片后，设第三个偏振片的偏振化方向与第一个偏振化方向间的夹角为α．则透过P 2的光强
αα2202cos cos 21I I =α40cos 21
I = 2分
由已知条件有 32/cos 2
1
040I I =α
∴ cos 4α＝1 / 16
2分 得 cos α＝1 / 2 即 α =60° 1分
2、(1) 强度为I 0的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，试求经每一偏振片后的光强和偏振状态．
(2) 如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？
解：(1) 自然光通过第一偏振片后，其强度 I 1 = I 0 / 2 1分 通过第2偏振片后，I 2＝I 1cos 245︒＝I 1/ 4 2分 通过第3偏振片后，I 3＝I 2cos 245︒＝I 0/ 8 1分 通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，其光振动方向与刚通过的偏振片的偏振化方向平行． 2分
(2) 若抽去第2片，因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直，所以此时 I 3 =0. 1分
I 1仍不变． 1分
3、解：令I 1和I 2分别为两入射光束的光强．透过起偏器后，光的强度分别为I 1 / 2 和I 2 / 2马吕斯定律，透过检偏器的光强分别为 1分
1211
cos 21αI I =', 2222cos 2
1αI I =' 2分 按题意，21
I I '='，于是 222121cos 2
1cos 21ααI I = 1分
得 3/2cos /cos /221221==ααI I 1分
4、解：光自水中入射到玻璃表面上时，
tg i 0＝1.56 / 1.33 2分 i 0＝49.6° 1分 光自玻璃中入射到水表面上时，
tg 0
i '＝1.33 / 1.56 0
i '＝40.4° (或 0i '＝90°－i 0＝40.4°) 2分
5、解：(1) 设该液体的折射率为n ，由布儒斯特定律
tg i 0＝1.56 / n 2分 得 n ＝1.56 / tg48.09°＝1.40 1分 (2) 折射角
r ＝0.5π－48.09°＝41.91° (＝41°55' ) 2分。