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光的偏振习题、答案及解法(2016.11.22)【最新资料】
光的偏振习题、答案及解法一、 选择题1. 在双缝干涉实验中,用单色自然光照色双缝,在观察屏上会形成干涉条纹若在两缝封后放一个偏振片,则(B )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,但明纹的亮度减弱;D 、 没有干涉条纹。
2.一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7倍,那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为(B )A 、 21 ;B 、 31 ;C 、 41 ;D 、 1 。
参考答案:()θηη200cos 12-+=I I I ()ηη-+=1200max I I I η20min I I = ()7212000min max=-+=ηηηI I I I I ηη-=27 31=η 3.若一光强为0I 的线偏振光先后通过两个偏振片1P 和2P 。
1P 和2P 的偏振化方向与原入射光矢量振动方向的夹角分别为090和α,则通过这两个偏振片后的光强I (A )A 、 )2(sin 4120a I ;B 、 0 ;C 、a I 20cos 41 ; D 、 a I 20sin 41。
参考答案: ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=απα2c o s c o s 220I I )2(sin 4120a I I =4.一光强为0I 的自然光垂直通过两个偏振片,且两偏振片偏振化方向成030则穿过两个偏振片后的光强为(D )A 、 430I ;B 、 40I ;C 、 80I ;D 、 830I 。
参考答案: 836c o s 2c o s 202020I I I I ===πα 5.一束光强为0I 自然光,相继通过三个偏振片321P P 、、P 后,出射光的光强为80I I =。
已知1P 和3P 的偏振化方向相互垂直,若以入射光线为轴,旋转2P ,要使出射光的光强为零,2P 最少要转过的角度(D )A 、 030 ;B 、 090 ;C 、 060 ;D 、 045 。
光的偏振(有答案)
光的偏振一、光的偏振的相关知识(1)自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫做自然光.(2)偏振:光波只沿某一特定的方向振动,称为光的偏振(3)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动的光,叫做偏振光.光的偏振证明光是横波.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.二、光的偏振的理解1、偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器:通过两个共轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光,叫起偏器.第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光,叫检偏器.(2)自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方向合适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直.特别提醒不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片,偏振片并非刻有狭缝,而是具有一种特征,即存在一个偏振方向,只让平行于该方向振动的光通过,其他振动方向的光被吸收了.2、偏振光的理论意义及应用(1)理论意义:光的干涉和衍射现象充分说明了光是波,但不能确定光波是横波还是纵波.光的偏振现象说明了光波是横波.(2)应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.三、相关练习1、如图所示,偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中,能在P的另一侧观察到透射光的是() A.太阳光B.沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光D.沿与竖直方向成45°角振动的光答案ABD解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过,当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时,透射光的强度不同,它们平行时最强,而垂直时最弱.太阳光是自然光,光波可沿任何方向振动,所以在P的另一侧能观察到透射光;沿竖直方向振动的光,振动方向与偏振片的透振方向相同,当然可以看到透射光;沿水平方向振动的光,其振动方向与透振方向垂直,所以看不到透射光;沿与竖直方向成45°角振动的光,其振动方向与透振方向不垂直,仍可看到透射光.2、如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮思路点拨偏振片A为起偏器,B为检偏器,当A、B的透振方向平行时透过B的亮度最大,垂直时没有光透过.解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光,则A错;它通过A偏振片后,即变为偏振光,则B对;设通过A的光沿竖直方向振动,P点无光亮,则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光,将B转过180°后,P处仍无光亮,C错;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,D对.答案BD3、(2012·江苏·12B(1))如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是________.A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变答案 C解析白炽灯光包含各方向的光,且各个方向的光强度相等,所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同,故A点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P后变为偏振光,当Q旋转时,只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q,因此B 点的光强有变化,选项C正确.4、光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹答案 D解析在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定方向振动的光是偏振光,A、B选项反映了光的偏振特性,C是偏振现象的应用,D是光的衍射现象.5、下列有关光现象的解释正确的是()A.光在同一介质中沿直线传播B.无影灯利用的是光的衍射原理C.任何两束光都可以发生干涉D.为了司机在夜间安全行驶,汽车前窗玻璃常采用偏振玻璃答案 D解析光在同一种均匀介质中才会沿直线传播,选项A错误;海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的,所以选项B正确;只有相干波才可以发生干涉,选项C错误;汽车前窗玻璃采用偏振玻璃,在夜间行驶时可以减弱对面车辆照射过来的光强,选项D正确.。
光的偏振习题(附答案)-(1)
光的偏振习题(附答案)-(1)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v e > v o ,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sin sine ei nγ=由于 e 光在棱镜内折射线与底边平行,30eγ=︒sin sin30 1.490.50.745ei n==⨯=入射角4810oi'=又因为sin sino oi nγ=sin sin4810sin0.4491.66oooinγ'∴===故o光折射角2640ooγ'=1.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ω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ω转动, P1, P2的偏振化方向的夹角θ=ωt202cos 2I I t ω=P 2以ω转动, P 2, P 3的偏振化方向的夹角β=π/2-ωt22203222000cos cos sin 2(2sin cos )sin 2(1cos 4)8816I I I t t I I I t t t t βωωωωωω==⋅===- 2. 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n o =1.658, n e =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, o γ和e γ分别为o 光和e 光的折射角.由折射定律:sin sin o o i n γ=sin sin e e i n γ=sin sin /0.463o o i n γ∴==, 27.5o o γ=sin sin /0.516e e i n γ==, 31.0o e γ=31.027.5 3.5o o o e o γγγ∆=-=-=3. 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i 0为起偏角, i 试画出折射光线和反射光线, 并用点和短线表示他们的偏振状态.4. 如图示的三种透光媒质I 、II 、III, 其折射率分别为n 1=1.33、n 2=1.50、n 3=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:()21/ 1.50/1.33tgi n n ==4826o i '=令介质II 中的折射角为γ,则/241.56o i γπ=-=此γ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()032/ 1.0/1.5tgi n n ==033.69o i =因为0i γ≠, 故II 、III 界面上的反射光不是线偏振光.5. 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n o =1.658, n e =1.486为常数)解:2()C o e n n d πφλ∆=-2()o e n n d πφπλ⊥∆=-+ 045α=相干相消:(21)k φπ⊥∆=+ 缺少的波长:()o e n n dk λ-=, 6,7,8,9,10k =717,614,538,478,430nm λ=6. 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λ = 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λ =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P 2时两光的光程差为0()e n n d ∆=-对应的相位差为:02π()2πππe n n d δφλλ-∆=+=+由干涉条件:(21)π(0,1,2......)k k φ∆=+=02π()π(21)πe dn n k λ-+=+当k=1时, 镜片厚度最小, 为760510 2.910(m)()(1.658 1.486)e d n n λ--⨯===⨯-- (2)由图(b)可知当P 1, P 2平行时, 通过P 2的两束光没有附加相位差π, '02π()(21)π(0,1,2..)e d n n k k φλ∴∆=-=+=当k=0时, 此时晶片厚度最小,7065102()2(1.658 1.486)1.4510(m)e d n n λ--⨯==-⨯-=⨯7. 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1.658、1.486, 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o o n λλ=658.1589=)nm (2.355=e e n λλ=486.1589=)nm (4.396= 一. 证明与问答题8. (证明题)一块玻璃的折射率为2 1.55n =, 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201tg n i n =121tg 571017n n θ-'''== 由折射定律:12sin sin n n θγ=π/2θγ+=πsin sin()cos 2θγγ=-=γ角满足布儒斯特定律.9. (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.。
高中物理 13.6 光的偏振每课一练1 新人教版选修34
高中物理 13.6 光的偏振每课一练1 新人教版选修341.纵波不可能产生的现象是( )A.偏振现象B.折射现象C.干涉现象D.衍射现象解析:选A.偏振现象是横波的特有现象.2.声波较光波更容易观察到衍射现象,这是因为( )A.声波速度小,光波速度大B.声波波长长,光波波长短C.声波能量大,光波能量小D.声波是纵波,光波是横波解析:选B.波长越长,越容易观察到衍射现象,声波较光波波长长,故B正确.3.关于自然光和偏振光,以下说法正确的是( )A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光答案:BD4.图13-5-4如图13-5-4所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则( )A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮解析:选BD.自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光,则A错;它通过A偏振片后,即变为偏振光,则B对;设通过A的光沿竖直方向振动,B偏振片中能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,将B转过180°后,P处仍无光亮,即C错;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,D对.1.对光的衍射现象的定性分析下列说法正确的是( )A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象B.衍射现象是光特有的现象,只有光才会发生衍射C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D.光的衍射现象说明了光具有波动性解析:选AD.光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性,而小孔成像说明光沿直线传播,而要出现小孔成像,孔不能太小,光的直线传播规律只是近似的,只有在光波长比障碍物小的情况下,光才可以看做是直线传播的,所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,它们是在不同条件下出现的两种现象,衍射现象是波特有的现象.故上述选项中正确的是A、D.2.关于单缝衍射现象,以下说法正确的是( )A .缝的宽度d 越小,衍射条纹越亮B .缝的宽度d 越小,衍射现象越明显C .缝的宽度d 越小,光的传播路线越接近直线D .入射光的波长越短,衍射现象越明显解析:选B.产生明显衍射的条件是:障碍物或孔的尺寸跟波长差不多,或者比波长小.由于光波波长都很短,所以在单缝衍射现象中,缝的宽度d 越小,衍射现象越明显,故B 正确.缝的宽度d 越小,透过缝的光的能量越少,亮度也越小,即A 项错误.缝的宽度d 越小,越容易发生衍射,即容易偏离直线路径绕到障碍物阴影中去,故C 项错误.在缝的宽度d 不变的情况下.入射光波长越短,越不容易发生明显的衍射现象.故D 项错误.3.如图13-5-5所示的四个图形中,哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样( )图13-5-5解析:选B.泊松亮斑为不透光的圆盘阴影,中心有一亮斑,而周围还有明暗相间的圆环,故B 正确.图A 小孔较大,没发生明显的衍射.D 小孔较小,发生了小孔衍射,C 为干涉条纹.4.如图13-5-6所示,a 、b 、c 、d 四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样.分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )图13-5-6A .a 、b 是光的干涉图样B .c 、d 是光的干涉图样C .形成a 图样的光的波长比形成b 图样光的波长短D .形成c 图样的光的波长比形成d 图样光的波长短解析:选A.干涉条纹是等距离的条纹,因此,a 、b 图是干涉图样,c 、d 图是衍射图样,故A 正确,B 项错误;由公式Δx =l dλ可知,条纹宽的入射光的波长长,所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长,故C 项错误;c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长,故D 项错误.5.(2011年南宁高二检测)在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的线状白炽灯丝(灯丝或灯管都要平行于狭缝),可以看出( )A .黑白相间的直条纹B .黑白相间的弧状条纹C .彩色的直条纹D .彩色弧状条纹解析:选C.白炽灯(或日光灯管)发出的光是复色光,其中各种色光的波长不同,产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和间距都不相同,因此各单色亮或暗纹不能完全重叠在一起,所以成为彩色条纹,因是狭缝,所以是彩色直条纹,故选项C 正确,A 、B 、D 错误.6.在拍摄日落时水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是( )A .减弱反射光,从而使景物的像清晰B .增强反射光,从而使景物的像清晰C .增强透射光,从而使景物的像清晰D .减弱透射光,从而使景物的像清晰解析:选A.由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振片的目的是减弱反射光,但不能增强透射光,故选A.7.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上出现明暗相间的干涉条纹.现在将其中一条窄缝挡住,让这束红光只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到( ) A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是亮条纹比原来暗些B.与原来不相同的明暗相间的条纹,而且中央亮条纹最宽最亮C.只有一条与缝宽对应的亮条纹D.无条纹,只存在一片红光解析:选B.红光通过双缝时发生干涉现象,红光通过一条缝时发生衍射现象,衍射图样中央条纹最宽最亮,故选项B正确.8.沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象,发生沙尘暴时能见度只有几十米,天气变黄发暗,这是由于这种情况下( )A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面解析:选BD.据光发生明显衍射的条件,发生沙尘暴,只有波长较长的一部分光线能到达地面,据c=λf知,到达地面的光是频率较小的部分,故B、D正确,A、C错误.9.图13-5-7如图13-5-7,P是一偏振片,P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光( )A.太阳光B.沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光D.沿与竖直方向成45°角振动的光解析:选ABD.偏振片只允许与自己透振方向相同的光通过,与透振方向垂直的光不能透过,与透振方向成45°角的偏振光能部分通过,故该题选项A、B、D正确.10.一束光由真空入射到平面玻璃上,当其折射角为30°时,反射光恰好产生完全偏振,因此,可以推断出玻璃的折射率为( )A. 2B. 3C.32D.33解析:选B.设入射角为i,折射角为r,由题意可知,要使反射光完全偏振需要折射光线与反射光线垂直,所以i+r=π2,根据折射定律:n=sin isin r=sinπ2-rsin r=cos rsin r=cos30°sin30°=3,故B正确.11.一段时间以来,“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬,奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“施光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了.如图13-5-8所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中正确的是( )图13-5-8A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光的强度仍为最大,偏振处B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度,使得O处光的强度仍为最大,偏振片A转过的角度等于α解析:选ACD.自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光,该偏振光经被测样品后,其偏转方向发生了偏转,即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α,到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致,故O处光的强度会明显减弱,故A正确,B错误;若将A或B转动一个角度,使得O处光的强度仍为最大,说明它们转过的角度等于α,故C、D都正确 .12.图13-5-9抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图13-5-9所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则( )①这是利用光的干涉现象②这是利用光的衍射现象③如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了④如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了A.①③B.②④C.①④ D.②③解析:选B.上述现象符合光的衍射现象产生的条件,故②正确;由产生明显衍射现象的条件可知丝越细衍射现象越明显,故④正确.。
26光的偏振习题课1解析
n2
● ●
r
●
●
n1 n2
i0
无反射光线
n2
● ●
r
●
n1 n2
i0 i0 ●
●
r0
r0
●
若以起偏角入射, 反射线⊥折射线, n2 平行振动全透射。
n1
i0 i0
● ●
r0
●
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
(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:
···
起偏
I0
N
I1
e光
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α,则透射光强遵从马吕斯定律,即
I 2 I1 cos
2
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。 透过第二个偏振片后光强变为I1 ,即: I 0 cos2 600 I P2 I α I I /2 P 1 0 1 1 0 2 由此得 2 I1 I0 8 I1 2 0 cos 60 P2 P3 300 0 60 两偏振片间 加入 I I2 I3 P1 I0/2 0 另一偏振片后, 透射的光强变为:
太阳此时的仰角为
n2 0 1 . 33 i i0 arctan arctan1.00 53 4 n1
光的偏振习题详解
习题九一、选择题1.自然光从空气连续射入介质1和介质2(折射率分别为1n 和2n )时,得到的反射光a 和b 都是完全偏振光。
已介质1和介质2的折射率之比为31,则光的入射角i 0为[ ](A )30︒; (B )60︒; (C )45︒; (D )75︒。
答案:A解:由题意知,光在两种介质介面上的入射角都等于布儒斯特角,所以有1201tan ,tan tan 1n ni i r n '===,090r i +=︒所以201tan tan(90)3n r i n =︒-== 由此得09060i ︒-=︒,030i =︒2.一束光强为I 0的自然光,相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后出射光强为I 0 /8。
已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直。
若以入射光线为轴旋转P 2,要使出射光强为零,则P 2至少应转过的角度是 [ ](A )30°; (B ) 45°; (C )60°; (D ) 90°。
答案:B解:设开始时P 2与另两者之一的夹角为,则根据马吕斯定律,出射光强为2222000cos cos (90)cos sin 228I I I I αααα=⋅︒-=⋅=即 2sin 21α=,45α=︒说明当P 2转过45°角度后即与另两者之一平行,从而出射光强为零。
3.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图),入射角i 0等于布儒斯特角,则在界面2的反射光 [ ](A )光强为零;(B )是完全偏振光,且光矢量的振动方向垂直于入射面; (C )是完全偏振光,且光矢量的振动方向平行于入射面; (D )是部分偏振光。
答案:B解:根据起偏时的特性和布儒斯特定律可证明,当光由介质A 入射于介质B 时入射角为起偏振角,则其由介质B 入射于介质A 的角度也是起偏角。
证明如下:i 0i 1n 2n r bai '设光由空气射入玻璃时的折射角为r ,在表面“2”处由玻璃入射到空气的入射角为0i ',则由图可知0i r '=。
光的偏振习题(附答案)
光的偏振(附答案)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I 0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 I 0.5. 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n 0=1.6584、n e =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S 1和 S 2后分别加一个同质同厚度的偏振片P 1、P 2, 则当P 1与P 2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0I , 其中线偏振光的光强为01I ,自然光的光强为02I .在该光束透过偏振片后, 其光强由马吕斯定律可知:201021cos 2I I I α=+ 当α=0时, 透射光的光强最大,max 010212I I I =+,当α=π/2时, 透射光的光强最小,min 0212I I =max min 0102020102177322I I I I I I I =∴+=⇒=入射总光强为:00102I I I =+01020031,44I I I I ∴== 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n e . 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=n e >n o , 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n e = 1.49 (主折射率, n o =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 v e > v o ,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sin sin e e i n γ=由于 e 光在棱镜内折射线与底边平行,30e γ=︒ 0sin sin 30 1.490.50.745e i n ==⨯=入射角 4810o i '= 又因为sin sin o o i n γ= sin sin 4810sin 0.4491.66o o o i n γ'∴===故o 光折射角2640o o γ'=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ω绕光传播的方向旋转, 如图所示. 设入射自然光的光强为I 0. 求此自然光通过这一系统后, 出射光的光强.解:经过P 1, 光强由I 0变为I 0/2, P 2以ω转动, P 1, P 2的偏振化方向的夹角θ=ωt202cos 2I I t ω=P 2以ω转动, P 2, P 3的偏振化方向的夹角β=π/2-ωt22203222000cos cos sin 2(2sin cos )sin 2(1cos 4)8816I I I t t I I I t t t t βωωωωωω==⋅===- 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n o =1.658, n e =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, o γ和e γ分别为o 光和e 光的折射角.由折射定律:sin sin o o i n γ=sin sin e e i n γ=sin sin /0.463o o i n γ∴==, 27.5o o γ=sin sin /0.516e e i n γ==, 31.0o e γ=31.027.5 3.5o o o e o γγγ∆=-=-=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i 0为起偏角, i 试画出折射光线和反射光线, 并用点和短线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n 1=1.33、n 2=1.50、n 3=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:()21/ 1.50/1.33tgi n n ==4826o i '=令介质II 中的折射角为γ,则/241.56o i γπ=-=此γ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()032/ 1.0/1.5tgi n n ==033.69o i =因为0i γ≠, 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n o =1.658, n e =1.486为常数)解: 2()C o e n n d πφλ∆=-2()o e n n d πφπλ⊥∆=-+ 045α=相干相消:(21)k φπ⊥∆=+缺少的波长:()o e n n dk λ-=, 6,7,8,9,10k =717,614,538,478,430nm λ=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λ = 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λ =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P 2时两光的光程差为0()e n n d ∆=-对应的相位差为:02π()2πππe n n d δφλλ-∆=+=+由干涉条件:(21)π(0,1,2......)k k φ∆=+=02π()π(21)πe d n n k λ-+=+当k=1时, 镜片厚度最小, 为760510 2.910(m)()(1.658 1.486)e d n n λ--⨯===⨯-- (2)由图(b)可知当P 1, P 2平行时, 通过P 2的两束光没有附加相位差π, '02π()(21)π(0,1,2..)e d n n k k φλ∴∆=-=+=当k=0时, 此时晶片厚度最小,7065102()2(1.658 1.486)1.4510(m)e d n n λ--⨯==-⨯-=⨯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1.658、1.486, 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o o n λλ=658.1589=)nm (2.355=e e n λλ=486.1589=)nm (4.396= 三. 证明与问答题19. (证明题)一块玻璃的折射率为2 1.55n =, 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201tg n i n =121tg 571017n n θ-'''== 由折射定律:12sin sin n n θγ=π/2θγ+=πsin sin()cos 2θγγ=-=γ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.。
光的偏振习题答案及解法
光的偏振习题答案及解法————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:光的偏振习题、答案及解法一、 选择题1. 在双缝干涉实验中,用单色自然光照色双缝,在观察屏上会形成干涉条纹若在两缝封后放一个偏振片,则(B ) 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,但明纹的亮度减弱; D 、 没有干涉条纹。
2.一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7倍,那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为(B ) A 、 21 ; B 、 31 ; C 、 41 ; D 、 51 。
参考答案:()θηη200cos 12-+=I I I ()ηη-+=1200max I I I η20min I I = ()7212000minmax=-+=ηηηI I I I I ηη-=27 31=η 3.若一光强为0I 的线偏振光先后通过两个偏振片1P 和2P 。
1P 和2P 的偏振化方向与原入射光矢量振动方向的夹角分别为090和α,则通过这两个偏振片后的光强I (A ) A 、)2(sin 4120a I ; B 、 0 ; C 、 a I 20cos 41 ; D 、 a I 20sin 41。
参考答案: ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=απα2cos cos 220I I )2(sin 4120a I I =4.一光强为0I 的自然光垂直通过两个偏振片,且两偏振片偏振化方向成030则穿过两个偏振片后的光强为(D )A 、 430I ;B 、 40I ;C 、 80I ;D 、 830I 。
参考答案: 836cos 2cos 202020II I I ===πα 5.一束光强为0I 自然光,相继通过三个偏振片321P P 、、P 后,出射光的光强为8I I =。
光的偏振习题(附答案)-(1)汇编
光的偏振(附答案)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14倍•4. 两个偏振片叠放在一起,强度为I o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 I o.5. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°,贝比从空气射向此媒质的布儒斯特角是54.7°,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30°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(入=589.3 X9m)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n o=1.6584 n e =1.4864, 则o、e两光透过晶片后的光程差为86um。
、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.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10,其中线偏振光的光强为101,自然光的光强为I 02.在该光束透过偏振片后,其光强由马吕斯定律可知:= I°1COSJ 」|2当口=0时,透射光的光强最大当「二二/2时,透射光的光强最小入射总光强为:I^ I 01 I 0210. 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n e . 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=n e >n 。
光的偏振习题详解
习题九一、选择题1.自然光从空气连续射入介质1和介质2(折射率分别为1n 和2n )时,得到的反射光a 和b 都是完全偏振光。
已介质1和介质2的折射率之比为31,则光的入射角i 0为[ ](A )30︒; (B )60︒; (C )45︒; (D )75︒。
答案:A解:由题意知,光在两种介质介面上的入射角都等于布儒斯特角,所以有1201tan ,tan tan 1n ni i r n '===,090r i +=︒所以201tan tan(90)n r i n =︒-==由此得09060i ︒-=︒,030i =︒2.一束光强为I 0的自然光,相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后出射光强为I 0 /8。
已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直。
若以入射光线为轴旋转P 2,要使出射光强为零,则P 2至少应转过的角度是 [ ](A )30°; (B ) 45°; (C )60°; (D ) 90°。
答案:B解:设开始时P 2与另两者之一的夹角为?,则根据马吕斯定律,出射光强为2222000cos cos (90)cos sin 228I I I I αααα=⋅︒-=⋅=即 2sin 21α=,45α=︒说明当P 2转过45°角度后即与另两者之一平行,从而出射光强为零。
3.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图),入射角i 0等于布儒斯特角,则在界面2的反射光 [ ](A )光强为零;(B )是完全偏振光,且光矢量的振动方向垂直于入射面; (C )是完全偏振光,且光矢量的振动方向平行于入射面;(D )是部分偏振光。
答案:B解:根据起偏时的特性和布儒斯特定律可证明,当光由介质A 入射于介质B 时入射角为起偏振角,则其由介质B 入射于介质A 的角度也是起偏角。
证明如下:设光由空气射入玻璃时的折射角为r ,在表面“2”处由玻璃入射到空气的入射角为i ',则由图可知0i r '=。
高中物理 波动光学( 光的偏振)习题及答案
一. 选择题[A ]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.提示:[ D ]2. 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°.[ ]3. 一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图),设入射角等于布儒斯特角i 0,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. 提示:[ ]4. 一束自然光通过两个偏振片,若两偏振片的偏振化方向间夹角由α1转到α2,则转动前后透射光强度之比为2212cos :cos αα提示:二. 填空题1. 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S 1和S 2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P 1、P 2,则当P 1与P 2的偏振化方向相互___平行________时,在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹.提示:要相互平行。
致”,两个偏振片方向为了满足“振动方向一致,相位差恒定。
频率相同,振动方向一件:两束光必须满足相干条为了看到清晰的条纹,2. 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_____2_____块理想偏振片.在此情况下,透射光强最大是原来光强的___1/4_____倍 。
提示:如图P 2P 1S 1S 2S3. 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.提示:作图时注意细节。
光的偏振习题课
要使
I → max , 须
sin 2α = 1
2α = π 2
α= π 4
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3. 双折射 o光,振动方向垂直于主平面 光 e光,振动方向平行于主平面 光 例2. 用惠更斯原理作出方解石晶体器 件中的双折射光路图
⋅⋅
·
o
e
⋅
光轴
光轴
⋅⋅
(e ) (0)
n0 sin i = n( 0 ) sin γ ( 0 ) ne sin i = n( e ) sin γ ( e )
(3)屏前加偏振片 P3 ,且偏振化方向 ) 有无条纹? 有无条纹?
P0
P3 // P0
P2 r E2
P0
屏上
P1
P3
P3
P2
r E1
P1
有条纹,条纹位置与原来同。 有条纹,条纹位置与原来同。 屏上有无条纹? (4)若去掉 P0 , 屏上有无条纹 )
无条纹
屏上有无条纹? (5)若去掉所有的偏振片 屏上有无条纹 有条纹 )若去掉所有的偏振片,屏上有无条纹
18
END
19
光的偏振 1. 马吕斯定律: 马吕斯定律:
I自 I0 = 2 I = I 0 cos 2 α
2. 布儒斯特定律
n2 tgi0 = n1 i0 + γ = 90
0
12
例.让入射的平面偏振光依次通过偏振片 P1 和 P2 , P1 让入射的平面偏振光依次通过偏振片 和 P2 的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分 别是 α 和 β ,欲使最后透射光振动方向与原入射光 振动 欲使最后透射光振动方向与原入射光 方向垂直,并且透射光有最大光强 并且透射光有最大光强,问 方向垂直 并且透射光有最大光强 问 α , β 各应满足 什么 条件? 条件 要使透射光与入射光垂直,须 解:要使透射光与入射光垂直 须 β = π
第13章 6.光的偏振 课堂练习Word版含解析
课堂互动三点剖析1.对横波和纵波的认识,光的偏振现象对光波的认识:(1)横波:振动方向总是跟波的传播方向垂直。
(2)纵波:振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上。
(3)光是横波注意:不同的横波振动方向可以不同,但对于一个确定的横波而言,它的振动方向是确定的,并且与传播方向垂直。
这就是我们利用横波与纵波的区别来判断某种波是横波,还是纵波。
2.光的偏振现象(1)自然光:从普通光源(如太阳、电灯等)直接发出的光,包含着在垂直于光的传播方向上一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
(2)偏振光:自然光通过偏振片后,只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过,这时的光只沿着一个特定的方向振动。
各个击破【例1】偏振光是怎样产生的?(1)偏振光的产生方式①自然光通过起偏器:通过两个轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片的作用是把自然光变为偏振光,叫起偏器。
第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光,叫检偏器。
其实,偏振片并非刻有狭缝,而是具有一种特性,即存在一个偏振化方向,只让平行于该方向振动的光通过,其他振动方向的光被吸收了。
②自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方向合适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直。
类题演练1 通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板,当以入射光线为轴转动偏振片时,看到的现象有何不同?解析:通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化,因为灯光、烛光都是自然光,沿各个方向振动的光的强度相同,因此当偏振片旋转时,透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉),但光的强弱没有改变。
月亮和黑板反射的光已经是偏振光,它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性变化。
课堂互动三点剖析1.波的叠加原理及干涉现象和干涉条件波的叠加:几列波在相遇时能够保持各自的运动状态继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起位移的矢量和。
光的偏振(1)
第四章 光的偏振(1)一、 选择题1.一束光强为I 0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45º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为(A)√2 I 0/4 (B) I 0/4 (C) I 0/2 (D) √2 I 0/2 [ ]2.一束光强为I 0的自然光,相继通过三个偏振片P 1、 P 2、 P 3后,出射光的光强为I=I 0/8,已知P 1 和P 3的偏振化方向相互垂直,若以入射光线为轴,旋转P 2,要使出射光的光强为零,P 2最少要转过的角度是(A) 30º (B)45º (C)60º (D)90º [ ]3.一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,测的透射光强度最大值是最小值的5倍,那么入射光数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 [ ]4.自然光以60º的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全偏振光,则知折射光为(A )完全偏振光且折射角是300(B )部分偏振光且只是在该由真空入射到折射率为√3的介质时,折射角是30º(C0(D ) 部分偏振光且折射率为30º5.ABCD 为一块方解石的一个截面,AB 平面与纸面的交线。
光轴方向在纸面内且与AB 成一锐角分解为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 (C (D 6入射光的振动面与光轴成450(A ) 逆时针方向旋转的圆偏振光。
(B ) 逆时针方向旋转的椭圆偏振光。
(C ) 顺时针方向旋转的圆偏振光。
(D ) 顺时针方向旋转的椭圆偏振光。
7 (A )线偏振光 (B )右旋圆偏振光(C )左旋圆偏振光 (D )左旋椭圆偏振光8.下列那些说法是正确的? [ ](A ) 一束圆偏振光垂直入通过四分之一波片后将成为线偏振光(B ) 一束椭圆偏振光垂直入通过二分之一波片后将成为线偏振光(C ) 一束圆偏振光垂直入通过二分之一波片将成为线偏振光(D ) 一束自然光垂直入通过四分之一波片后将成为线偏振光9.仅用一个偏振片观察一束单色光时,发现出射光存在强度为最大的位置(标出此方向)但无消光位置,在偏振片前放置一块四分之一波片,且使波片的光轴与标出的方向平行这时旋转D偏振片观察到有消光位置,则这束单色光是 [ ](A )线偏振光 (B )椭圆偏振光(C )自然光与椭圆偏振光的混合 (D )自然光与线偏振光的混合10.一束线偏振光,垂直入射到四分之一波片上,线偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴夹角,此线偏振光经过四分之一波片后 [ ](A )成为椭圆偏振光 (B )仍为线偏振光,但振动面旋转了π/2角(C )仍为线偏振光,但振动面旋转了π/4角 (D )成为圆偏振光二.填空题 (共59分)1. 一束光垂直入射在偏振片上,以入射光线为轴转动,观察通过的光强的变化过程,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。
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解:此时,太阳光射向水面的入射角为
i i0 arctan
太阳此时的仰角为
n2 n1
arctan1.33 5304 1.00
900 i0 36056
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
[B]
(A)干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度加强;
2
arctan
n2 n1
21 当一束自然光在两种介质分界面处发生反射和折射
时,若反射光为完全偏振光,则折射光为 部分偏振光,
且反射光线和折射光线之间的夹角为 π/2 或900 。
22 光的干涉和衍射现象反映了交的 波动 性质。光的 偏振现象说明光波是 横 波。
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 传播速度 相等,这一方向称为
(tani0.21 )1
所以
i0.12
i0.21
2
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β与折射率的关系为sin β= n2/n1。在界面的
同一侧的起偏振角为
i0
arctan n2 arctan(sin
arctan(ns1in450 ) 35016
2 两偏振片透光方向平行时,透过光强最大,为I0/2。
(1)当透射光强为透射光最大强度的三分之一时,有
I0 cos2 I0 1
2
23
两偏振片的偏振化方向夹角为 arccos
(2)由于透射光强I ′为:
1 54044 3
I I0 cos2 I0
2
3
所以有 arccos
此时入射光与反射光垂直,即
r0
i0
2
r0
2
600
300
此时,入射角i0满足布儒斯特定律
tan i0
n玻 璃 n空 气
n玻 璃
于是: n玻璃 = tan 600 = 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 完全(线)偏振光 ,反射光矢 量的振动方向 垂直于入射面 ,透射光为 部分偏振光 。
2 35016 3
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,i≠ i0 ,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。
n1
● ●
i
●
i●●
线偏振光来入射, 反射折射态不变。 n1
ii
n2
r●
n1
反射和吸收,则穿过两个偏振片后的光强I为 : [ B ]
(A) 2I0 / 4 ;
(B) I0 / 4 ;
(C) I 0 / 2 ;
(D) 2I0 / 2 。
分析: 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),
P1
P2
则透射光强为:
I0
I1=I0/2 α I2
I I0 cos2
2
I0 cos2 450 2
I0 1 22
I0 4
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:
[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。
I1
2.25I1
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: I I0 cos2 (θ:两偏振片透光方向的夹角)
A
平面以及入射面重合在一起, o 光为垂直 θ
偏振光,e 光为平行偏振光。
●●●●
所以,o 光、e 光的传播方向不同, 电
C
场强度的振动方向互相垂直。
B
二、填空题
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 2 I 。
i0 无反射光线 n2
r
n1
● ●
i0
●
i0●●
n2
r●0
n2
r0
若以起偏角入射,
●
n1 ●
i0
●
i0●●
反射线⊥折射线, n2 平行振动全透射。
r●0
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
)
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
解:由
tani0
n2 n1
i0 = 580,试求它的折射率。 可得釉质折射率为:
n2 n1 tani0 1.00 tan580 1.60
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?
cos2
300
I0 2
3 4
3I0 8
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]
(A)1/2 ; (B)1/5 ; (C)1/3; (D)2/3 。
2
● ●
i0
n1 ●
n2
折射对角界为面i0 ,2,则入:射角为r0 ,
i0●
●
r0●r0r0●Leabharlann ●●●1 2
即 所以
nta1nnco1rs0sri0n=in0nn=122n,s2in说srin0明r0r0为界面2的布儒斯i0 特●角。
24 ABCD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θ。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:
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
I0 P1 I0/2 P2
无光线 通过
直先转到平行,又
转到垂直,所以, 光强先增加,后又减小至零。
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α=300 角,则透射光强度
分析:设入射自然光和线偏振光的强度分别为I10和I20,
则透射最大光强
Imax I1 I 2max
I10 P I1=I10/2
透射最大光强
Imin I1 I2min
I20
I2max=I20
由已知 Imax 5 即
解得
I min
I10 I 20
1 2
( I10 2) I20 5 I10 2
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
i0.12
arctan n2 n1
arctan 1.5 48026 1.33
光由玻璃中射向水而反射时,起偏振角为
i0.21
arctan
n1 n2
arctan1.33 41034 1.50
由于
tan i0.12
n2 n1
I2min= 0
23 一束自然光自空气射向一块平板玻璃,设入射角等
于(和A布)儒是斯自特然角光i0;,则在界面2的反射光
[B]
(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。
分析:对界面 1
tan
i0
n2 n1
, i0
r0
你盼望彩虹, 就应该容忍风雨
光的偏振 习题课
补充:尼科耳(Nicol)棱镜(简称“尼科耳”) (参见书P247 , 习题5.14)
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。
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 2 arctan( n2 n1 ) 。
解: 因反射光是完全偏振光,则
tan
i0
n2 n1
,
i0
r0
2
● ●
i0
●
i0●
●
r0●
n1 n2
r0
2
i0
(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。