《大物作业4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大物作业4（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物理系_2015_09 大学物理大学物理 AII作业作业No.4光的偏振光的偏振 班级班级 _ 学号学号 _ 姓名姓名 _ 成绩成绩 _ 一、判断题： （一、判断题： （用“T”表示正确和“F”表示错误） T 1横波具有偏振性，纵波不具有偏振性。 解：解：是否具有偏振性是区分横波与纵波的主要标志之一，横波具有偏振性，纵波不具有 偏振性。 T 2. 自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上， 反射光是垂直于入射面振动 的线偏振光。 解：解：教材 95 页。 F 3. 自然光入射到介质分界面时，如果入射角大于它的布儒斯特角，则反射光为线 偏振光。 解：解：布儒斯特定律指出：当自然光入射到介质分界
2、面时，只有当入射角等于布儒斯特角， 反射光才为线偏振光。 T 4. 双折射晶体中，光沿光轴方向传播，不发生双折射现象。 解：解：光轴是晶体中的特殊的方向，光沿着该方向传播时，不发生双折射现象。 T 5. 当光以布儒斯特角入射到介质的分界面时， 反射光与折射光的传播方向互相垂 直。 解：解：教材 96 页。 二、选择题二、选择题 1.如图所示的偏振片可以得到偏振化方向平行于 y 轴的偏振光。当自然光入射时，将偏 振片绕如图所示的光传播的方向顺时针转动 400，通过偏振片的光强 是：C (A) 增大（B）减小（C）不变 解解：根据马吕斯定律，只要是自然光入射偏振片，光强变为原来的一 半，所以无论怎
3、样旋转偏振片，光强不会发生变化。 2 某种透明介质对于空气的临界角(指全反射角)等于 45， 光从空气 射向此介质的布儒斯特角是 (A) 35.3(B) 40.9(C) 45(D) 54.7(E) 57.3 D 解解：因全反射临界角为 45，所以 45sin n 1 ，式中 n 为介质的折射率，即 2 45sin 1 n 布儒斯特角满足2tg 0 ni，可得 7 . 542arctg 0 i 3. 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 180o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
4、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。 解解：因自然光垂直入射到堆叠在一起的两偏振片时，没有光线通过，表明两偏振片的偏 振方向相互垂直，则当其中一偏振片慢慢转动角时由偏振片起偏规律得： 自然光通过第一个偏振片后的光强为： 2 0 1 I I 强度为 1 I的线偏振光再通过第二个偏振片后，透射光强度为： 0 20 2 4 )2cos(1 )90(cos 2 I I I 1800 由此有透射光强度变化曲线为 0 4 2 3 4 I0/2 由图知选 B 4. 自然光以 60的入射角照射到不知其折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振 光，则知 B (A) 折射光
5、为线偏振光，折射角为 30。 (B) 折射光为部分偏振光，折射角为 30。 (C) 折射光为线偏振光，折射角不能确定。 (D) 折射光为部分偏振光，折射角不能确定。 解解：当自然光以布儒斯特角入射到两层介质分界面时，自然光中平行于入射面振动的成 分只折射不反射，垂直于入射面振动的成分一部分反射一部分折射，所以反射光为线偏 振光，折射光为部分偏振光。又因为此时反射线与折射线垂直，入射角 0 i与折射角互为 余角，所以折射角 306090。 5.使一光强为 I0的平面偏振光先后通过两个偏振片 P1和 P2， P1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为和 90o，则通过这两个偏振
6、片后的光强 I 是 C (A) 2 0cos 2 1 I(B)0 y x I2 (C)2(sin 4 1 2 0 I(D) 2 0sin 4 1 I (E) 4 0cos I 解解：由马吕斯定律，偏振片通过第一个偏振片后，光强为 2 01 cosII 。 再通过第二个偏振片后, 光强为: )2(sin 4 1 sincos)90(coscos)90(cos 2 0 22 0 22 0 2 1 IIIII 三、填空题三、填空题 1.在如图所示的实验中，入射光为偏振化方向平行于 x 轴的偏振光，其光强为 0 I，经过三个偏振片后，最 后出射光强为 3 I，令 n A I I cos 0 3 。如果
7、将第一 块偏振片从图示位置逆时针旋转（观察者面对纸面观察者面对纸面） 600，这时，A,n,. 解 ： 经 分 析 ，解 ： 经 分 析 ， 04 03 30cosII ， 比 较 后 得 出 0 30, 4, 1nA 2. 如图所示，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 么折射角的值为 )/(arctg 2 1 12 nn。 解：解：由布儒斯特定律，起偏振角为： 1 2 0 arctg n n i 又反射线与折射线垂直，则折射角为： 1 2 0 arctg 22n n i 3. 在以下五个图中，左边四个图表示线偏振光入射
8、于两种介质分界面上，最右边的图表 示入射光是自然光。n1和 n2为两种介质的折射率，图中入射角)/(arctg 12 nnio, o ii , 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。 1 n 2 n i 1 n 2 n i0 i 1 n 2 n 2 n 1 n 0 i 0 i 1 n 2 n 解：解：由布儒斯特定律：既折射也反射时，两种振动方向的光 0 ii 。当 0 ii 时， 平行 于入射面的振动的光只折射不反射，垂直于入射面的振动的光既折射也反射。如图所示。 4. 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，
9、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1:3。 解解：设入射自然光光强为 I1，线偏振光光强为 I2，混合光通过偏振片后光强为： 1min21max 2 21 2 1 , 2 1 ,cos 2 1 IIIIIIII 由题意 3 1 , 7 2 1 2 1 2 1 1 21 min max I I I II I I 可以解出： 5两个偏振片叠放在一起，强度为 I0的自然光垂直入射其上，不考虑偏振片的吸收和反 射，若通过两个偏振片后的光强为 8 0 I ，则此两偏振片的偏振化方向间的夹角60， 若在两片之间再插入一片偏振片，其偏振化方向与前后两偏振化方
10、向的夹角相等。则通 过三个偏振片后的透射光强度为32/9 0 I。 解解：自然光入射第一偏振片后光强： 0 2 1 I，是线偏振光 线偏振光入射第二偏振片后，由马吕斯定律有光强： 0 2 0 8 1 cos 2 1 II，所以 60 插入一片偏振片，其偏振化方向与前后两偏振化方向的夹角相等，意味着插入偏振 片的偏振化方向与前后两个偏振片的偏振化方向夹角都是 30，透射光强为 0 22 0 32 9 30cos30cos 2 1 III 四、计算题四、计算题 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，初始时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
11、度绕光传播方向旋转，如图 所示。设入射自然光的光强为 0 I，求此自然光通过这一系统 后出射光的光强。 解：解：t 时刻，三个偏振片的偏振化方向如右图所示，其中t。 由马吕斯定律，从 3 P出射的光强为 2 coscos 2 1 22 0 II 0 I 自然光 1 P 2 P 3 P I P1 P2 P3 =t 2sin 8 1 2 0 I 4cos1 16 1 0 I tI4cos1 16 1 0 2.如图安排的三种透光媒质 I，其折射率分别为33 . 1 1 n,50 . 1 2 n,1 3 n。 两个交界面相互平行。一束自然光自媒质 I 中入射到 I 与的交界面上，若反射光为线偏 振光，
12、 (1) 求入射角 i ； (2) 媒质，界面上的反射光是不是线偏振光？为什么？ 解：解：(1) 由布儒斯特定律，入射角 i 为起偏角 44.48) 53 . 1 50 . 1 (arctg)(arctg 1 2 n n i (2) 设在媒质中折射角为， 且 56.4144.4890 在, 分界面上 6666 . 0 50 . 1 1 8866 . 0 56.41tgtgtg 2 3 n n i 所以, 反射光不是线偏振光 3图中，非偏振光入射相继通过三个偏振片，偏振片的偏振化方向与 y 轴所成角度分别 为 40,20,40 321 ，求通过该系统后，出射光光强与入射光光强的百分比？ 解：解：
13、由偏振片起偏规律和偏振化方向关系有 非偏振光（自然光自然光）通过偏振片 1 后光强为： 2 0 1 I I 强度为 1 I线偏振光通过偏振片 2 后光强为： （马吕斯定律） )(cos 2 )(cos 21 20 21 2 12 I II 强度为 2 I线偏振光通过偏振片 3 后光强为： 1 n 2 n 3 n i i 1 n 2 n 3 n i 32 )4020(cos)2040(cos 2 )(cos)(cos 2 )(cos 0 220 32 2 21 20 32 2 23 I I I II 故通过该系统后，出射光光强与入射光光强的百分比为 %12 . 3 32 1 0 3 I I y x 1 2 3
