5光的偏振参考答案

5光的偏振参考答案

《大学物理(下)》作业 No.5 光的偏振

一选择题

1.一束光强为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 )30° (B )45° (C )60° (D )90°

[ B ] [参考解] 设P 1与 P 2的偏振化方向的夹角为α ,则8

2s i n 8s i n c o s 202

0220I I I I ===

ααα ,所以4/πα=,若I=0 ,则需0=α或2

π

α=

。可得。

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 )1/5 (C )1/3 (D )2/3

[ A ] [参考解] 设自然光与线偏振光的光强分别为I 1与 I 2 ,则

1212

1

521I I I ⨯=+ ,可得。 3.某种透明媒质对于空气的全反射临界角等于45°,光从空气射向此媒质的布儒斯特角是

(A )35.3° (B )40.9° (C )45° (D )54.7°

[ D ] [参考解] 由n 145sin =

,得介质折射率2=n ;由布儒斯特定律,21

t a n 0==n

i ,可得。

4.自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全偏振光,则知折射光为

(A )完全偏振光且折射角是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°

[ D ]

[参考解] 由布儒斯特定律可知。

二填空题

1.一束自然光从空气投射到玻璃表面上(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

3 。

[参考解] 由布儒斯特定律,t a n 60

1

n

n ==

,可得。 2.如图所示,一束自然光入射到折射率分别为n 1和n 2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 1

arctan n n 。

[参考解] 由由布儒斯特定律,1

2tan n n =

ϕ且折射光和反射光垂直,故21arctan 22n r n ππ

ϕ=-=-。

3.在双折射晶体内部,有某种特定的方向称为晶体的光轴,光在晶体内部沿光轴传播时, o 光

和 e 光的传播速度相等。

三计算题

1. 三个偏振片P 1、P 2、P 3按此顺序叠在一起,P 1、P 3的偏振化方向保持相互垂直,P 1与 P 2的偏振化方向的夹角为α ,P 2可以入射光线为轴转动。今以强度为I 0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α角的函数关系;

(2)定性画出P 2转动一周过程中透射光强I 随α角变化的函数关系:I=I (α),α∈[0,2π]的图象。 [参考解]

(1)I =(2)

2.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?

III

n 3

P 3

[参考解]

(1)33

.15.1tan 12=

=

n n i 4.4833.15

.1arctan ==i (2)II 、III 交界面上入射角i '为:

i i -='2π 5

.115.133.1tan ≠='i (使II 、III 交界面的反射光为线偏振光的条件不满足) 所以II 、III 交界面的反射光不是线偏振光。

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