物理光学第5章习题解答

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由此得到o光与e光的夹角
d=0.013
60
35 42 30 5 42
(2) 由于o光与e光都在图面内(如图所示),所以图面是o光与e光 的共同主平面。o光的振动方向垂直于图面,以黑点表示。e光的振 动方向在图面内,以线条表示。
(3) e光使法线沿 方向传播时的(法线)折射率,可表示为
2
Ts 1 Rs 0.835
而 Rp 0, Tp 1 Rp 1

以布儒斯特角入射时,透射光的偏振度 P
1 0.835 =9% 1+0.835
6.方解石晶片的厚度d=0.013mm,晶片的光轴与表面成60 角,当波长 632.8nm 的氦 氖激光垂直入射镜片时(见教材图15-78),求: (1)晶片内o、e光线的夹角; (2)o光和e光的振动方向; (3)o、e光通过晶片后的相位差。
tan e
【证】
n0 sin 1 ne ne2 sin 2 1
首先有, k1 sin 1 ke sin e
根据折射定律:
n1 sin 1 n(e )sin e
n(e ) sin 1 (n1 1) sin e
而 n(e )
no ne
2 2 no sin 2 e ne sin 2 o
n( )
于是
n0 ne c 2 2 vN ne cos2 n0 sin 2
1.658 1.486 (1.486)2 cos 2 30 (1.658) 2 sin 2 30
n(30 )
1.6095
因此o光与e光通过晶片后的位相差Baidu Nhomakorabea

2
2
(n0 ne )d
s波的反射率为
2
sin(1 2 ) Rs sin(1 2 )
式中1 30 ,而
1 2 sin 1 sin 30 1.54 sin 0.77 50 21

sin(30 50 21) 0.3477 Rs 0.9858 0.1244 sin(30 50 21 )
得到
2 e sin 1
sin60 1.470
36 6
sin60 1.512 34 56
而o光的折射角
2 o sin 1
因此o光与e光的夹角
2e 2o 36 6 34 56 110
8.如教材图15-79所示,一块单轴晶片的光轴垂直于表面,晶片的两个主折射率 分别为 n0 和 ne 。证明: 当平面波以 1 角入射到晶片时,晶体中非常光线的折射角 e ,可由下式给出:
于是反射光的偏振度
0.1244 I 0 0.004 I 0 94% 0.1244 I 0 0.004 I 0
P
(2) 空气—玻璃界面的布儒斯特角为
B tg 1n tg 1
1 33 1.54
(3) 当B 33 时,
sin(33 57 ) Rs 0.165 sin(33 57 )
tge
ne sin 1
2 no ne sin 2 1

2 no no sin 1 tg e 2 tg e ne ne ne2 sin 2 1
15.一束线偏振的钠黄光( 589.3nm )垂直通过一块厚度为 1.618 102 mm 的石英 no 1.54424, ne 155335 晶片。晶片折射率为 。光轴沿x方向(见教材图15-84),试对 于以下三种情况,决定出射光的偏振态。 (1)入射线偏振光的振动方向与x轴成45 角; (2)入射线偏振光的振动方向与x轴成45 角; (3)入射线偏振光的振动方向与x轴成30 角。 【解】
【解】
(1) o光遵守折射定律,因此它将不偏折地通过晶片。此外, 由惠更斯作图法,可见e光波法线的方向与o光相同,故
90 60 30
因此
2 2 n0 1 (1.658) tg 2 tg tg tg 30 2 (1.486) ne 35 42 1
2
2
因此反射波中s波的强度为
I s( R) 0.1244I0
而p波的反射率
tg (1 2 ) 0.3708 Rp 0.004 tg ( ) 5.8787 1 2
2 2
因此反射波中p波的强度
( R) Ip 0.004I0
物理光学习题解答 第五章
1.一束自然光在30度角下入射到玻璃—空气界面,玻璃的折射率为n=1.54,试计算: (1)反射光的偏振度; (2)玻璃—空气界面的布儒斯特角; (3)以布儒斯特角入射时透射光的偏振度。 【解】
(1) 入射自然光可分解为振动方向相互垂直的s波和p波, 它们的强度相等,设以I 0表示。据菲涅尔公式,
2 (1.658 1.6095) 0.013mm 6 632.8 10 mm
7.一束汞绿光在 60 角下入射到KDP晶体表面,晶体的 n0 1.512, ne 1.470 ,若光轴 与晶体表面平行且垂直于入射面,试求晶体中o光与e光的夹角。 【解】
本题所设情况如图所示。这时,e波波面与图面(入射面)的截线 跟o波波面的截线类似,都是圆形。从图中容易看出,对于任意的 入射角1,它的正弦与e光折射角 2e的正弦之比都为
sin 1 BD c ne sin 2e R ve
式中R是e波面的圆截线的半径。由于 c / ve 是一常数, 所以在本题的的特殊情况下,光线遵守普通的折射定 律,它的折射方向可按上式计算。
当1 60 时,e光的折射角2e由下式求出:
sin60 1.470 sin 2e
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