第十八章光的偏振作业答案

姓名__________学号____________《大学物理Ⅱ》答题纸第十二章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．【提示】自然光I0通过一偏振片后，透射的偏振光光强恒为20I；线偏振光I1通过一偏振片后，透射的偏振光光强为212cosII；所以max1III20；minII20；依题意，maxminI5I，解得：01I1I2[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°【提示】依题意，入射角为布儒斯特角Bi=60°，根据090Bi，得折射角为009030Bi[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°．【提示】0B0054.7i2ntg;2sin451nsin90nsinn，，得依题意：介空介介空临介nniB姓名__________学号____________《大学物理Ⅱ》答题纸第十二章2[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P3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°【提示】如图，设出射光的光强为I＝I0/8时，P1和P2的夹角为；自然光I0相继通过三个偏振片后的出射光强为：2202000111coscos(90)sin2288IIII，解得：045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．【提示】（1）依题意，入射光的振动方向、P1、P2的相对位置如图所示，可使线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°。（2）偏振光通过2块偏振片后的透射光强为：2sin4)90(coscos2002202III，可见，当0029045，时，透射光强最大，是原来光强的1/4倍。6、（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．【提示】为了看到清晰的条纹，两束光必须满足相干条件：频率相同，振动方向相同，相位差恒定。为了满足“振动方向相同”，两个偏振片的方向要相互平行。P2P1S1S2S1P3P2PαP2P1I0姓名__________学号____________《大学物理Ⅱ》答题纸第十二章37、（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．【提示】i0是布儒斯特定律角。作图时注意细节。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＝201cos2I。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＝__________。（假设题中所涉及的角均为锐角，且设）。【提示】（1）光强为I0的自然光，相继通过两个偏振片：20cos21II（2）以下三种情况是否都符合题意？是否可以统一用一个式子表示？大家讨论。'/2'/2()'/2()n1n2in1n2in1n2i0n1n2i0n1n2i0图18-14I0IP1P3P2ii0i0i0i1P3P2P2'P'1P3P2P2'P'1P3P2P2'P'姓名__________学号____________《大学物理Ⅱ》答题纸第十二章4三.计算题9、（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）依题意，Ⅰ与Ⅱ的交界面上，反射光为线偏振光，所以入射角i是布儒斯特角：,4.48,128.133.150.1012inntgi（２）媒质Ⅱ、Ⅲ界面上的入射角为ｒ，由布儒斯特定律得：ir090，而,1)90(23210nnnntgictgiitgtgr不满足布儒斯特定律，所以，反射光不是线偏振光。10、（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：设空气的折射率为n0=1，水的折射率为n1，玻璃的折射率为n2依题意：是布儒斯特角和21ii，021220100101169.48,138.1333.1517.188.3690,12.53,333.1inntgiirinntgi由ΔABC的内角和=π，得)2()2(2ir000281.1188.3669.48ri11、（自测提高11）、一束自然光由空气入射到某种不透明介质的表面上。今测得不透明介质的起偏角为56°，求这种介质的折射率。若把此种介质片放入水（折射率为1.33）中，使自然光束自水中入射到该介质片表面上，求此时的起偏角。ⅠⅡⅢn3n2n1in1iⅠⅡⅢn3n2CABi2i1ri姓名__________学号____________《大学物理Ⅱ》答题纸第十二章5解：设此不透明介质的折射率为n，空气的折射率为1．由布儒斯特定律可得n＝tg56°＝1.483将此介质片放入水中后，由布儒斯特定律得，此时的起偏角i0满足tgi0＝n/1.33＝1.112i0＝48.03°(＝48°2)12、（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：220220011coscos(90)cossin22IIttItt2200112cossin288IttIsint011cos416It自然光I0IP1P2P3