第十八章_光的偏振_作业及参考答案_2014

2014-2015(1)《大学物理A(2)》作业参考答案1第十八章光的偏振一.选择题[A]1.（基础训练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)1/3．(C)1/4．(D)1/5．注:自然光I0通过一偏振片透射的偏振光光强恒为20I线偏振光I1通过一偏振片透射的偏振光光强为212cosII所以：透射光强度最大值:20I+I1:,透射光强度最小值:20I[D]2、（基础训练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°注:0090i[D]3、（自测提高1）.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°．注:布儒斯特定律：空介nni0tan，全反射的临界角n介sin临=n空sin90°，[B]4、（自测提高3）、一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为I＝I0/8。已知P1和P2的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是（A）30°（B）45°（C）60°（D）90°注:自然光，相继通过三个偏振片：0022081)90(coscos21III.41sincos22解得：0452014-2015(1)《大学物理A(2)》作业参考答案2二.填空题5、（基础训练8）、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．注：偏振光通过2块偏振片：)90(coscos02212II6、（自测提高5）、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___平行__________时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹．注:相干条件为两列频率相同、振动方向相同、相位差恒定的波7、（自测提高6）、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．n1、n2为两种介质的折射率，图中入射角i0＝arctg(n2/n1)，i≠i0．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．8、（自测提高8）、如图18-14所示，P1、P2为偏振化方向间夹角为的两个偏振片。光强为I0的平行自然光垂直入射到P1表面上，则通过P2的光强I＝_20cos21I_。若在P1、P2之间插入第三个偏振片P3，则通过P2的光强发生了变化。实验发现，以光线为轴旋转P2，使其偏振化方向旋转一角度后，发生消光现象，从而可以推算出P3的偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角＝_____2/_____。（假设题中所涉及的角均为P2P1S1S2Sn1n2in1n2in1n2i0n1n2i0n1n2i0iii0i00i0002014-2015(1)《大学物理A(2)》作业参考答案3锐角，且设）。注:自然光，相继通过两个偏振片：20cos21II发生消光时P1、P2偏振化方向间夹角为：2/三.计算题9、（基础训练14）、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为o60，一束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30°角。（1）求透过每个偏振片后的光束强度；（2）若将原来入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度。解：(1)由马吕斯定律：22010003cos=cos30=4IIII220210coscos60=3/16III（2）若将入射光束换为强度相同的自然光：202cos21II8/60cos210020II10、（基础训练18）、如图18-13所示的三种透光媒质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其折射率分别为n1＝1.33，n2＝1.50，n3＝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界面上的反射光是不是线偏振光？为什么？解：(1)由反射光为线偏振光得：12tannniB解得：i0=48.44°(2)由布儒斯特定律：=90°i=41.56°对Ⅱ、Ⅲ界面，为入射角而：2321tannnnn，不满足布儒斯特定律，所以反射光不是线偏振光11、（自测提高10）、有一平面玻璃板放在水中，板面与水面夹角为(见图)．设水和玻璃的折射率分别为1.333和1.517．已知图中水面的反射光是完全偏振光，欲使玻璃板面的反射光也是完全偏振光，角应是多大？解：由题意：i1、i2为布儒斯特角1.333tan1空水nni,12.5301iⅠⅡⅢn3n2n1in1iⅠⅡⅢn3n2I0IP1P3P2CABi2i1ri2014-2015(1)《大学物理A(2)》作业参考答案41.138tan2水玻璃nni,96.4802i由⊿ABC可以得到：i2解得：,8.11012、（自测提高12）、由两个偏振片（其偏振化方向分别为P1和P2）叠在一起，P1与P2的夹角为。一束线偏振光垂直入射在偏振片上。已知入射光的光矢量振动方向与P2的夹角为A（取锐角），A角保持不变，如图18-16所示。现转动P1，但保持P1与E、P2的夹角都不超过A（即P1夹在E和P2之间）。求等于何值时出射光强为极值；此极值是极大还是极小？解：设入射光强度为I1经过P1、P2后：212212)]2cos([cos41cos)(cosAAIAII出射光强为极值，则：0)2sin()]2cos([cos12AAAIddI解得：,2A有极值，且：)2(cos412AII极2212222)2cos()]2cos([cos2)2(sin2AAAAAAIdId0]1[cos21AI故此极值是极大值。13、（自测提高13）、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绕光传播的方向旋转，如图18-17所示。设入射自然光的光强为I0。试证明：此自然光通过这一系统后，出射光的光强为I＝I0（1－cos4t）/16。证明：)90(coscos210220ttII22cos122cos1210ttI)2cos1(8120tI＝I0（1－cos4t）/16自然光I0IP1P2P3