南开大学物理答案——光的偏振幻灯片.ppt

* 答:光在晶体中的双折射现象,某些人工晶体中的二相色性,旋光现象,以及光在各向同性介质界面上反射起偏和投射起偏,都是偏振现象． 横波中，振动方向垂直于波传播方向．与波传播方向垂直也可以有许多不同方向，光在这些不同的方向上，可能具有不同的性质，这就是造成光偏振现象的原因．纵波中，振动只有与波的传播方向平行的一个方向，因而纵波不会产生偏振现象，光波具有偏振现象，证明光是横波． 答：光的振动方向通常是指电矢量Ｅ的振动方向． 光的偏振态分为三类，七种： 第一类自然光． ． 3-1　什么是偏振现象？为什么偏振现象说明光是横波？ 3-2.光的振动方向是指什么？光的偏振态分为哪几类？哪几种？ 第二类完全偏振光:包括线偏振光，椭圆偏振光，圆偏振光． 第三章 光的偏振 ． 第三类部分偏振光:包括自然光＋线偏振光,自然光＋椭圆偏振光,自然光＋圆偏振光等一切完全偏振光与自然光混合成的光． 3-3 自然光，完全偏振光，部分偏振光有什么不同？ 答:自然光光振动的振幅大小,振动方向在各个方向上几率相等,没有那个方向占优势.光振动的相位也是随机的，无固定值． 完全偏振光:光振动方向,振幅和相位都随时间有规律地变化． 部分偏振光：是自然光和完全偏振光的叠加．振动方向、振幅和相位部分有序，部分与时间有一定关系． 答：自然光通过(1)偏振片时；(2)满足布儒斯特角的反射；(3)玻璃片堆满足布儒斯特角的透射；(4)双折射晶体的折射．都可以获得线偏振光. 将偏振片迎光旋转360o，出射光为两明两零（零光强）者为线偏振光． 3-4　用那些方法可以获得线偏振光和检验线偏振光？ 解:(1)强度为I0的单色自然光垂直通过M后，变为强度为I0/2的线偏振光.由马吕斯定律知,线偏光依次垂直通过B和N后,强度为 3-5　如图所示，单色自然光垂直入射于偏振片M，偏振M与N的透振方向相互平行，并在M与N间平行地插入另一偏振片B，B与M透振方向夹角为45o，试求:(1)透过检偏器N后的出射强:(2)若偏振片B旋转一周，N后的出射光强将如何变化？并画出透射光强随旋转角度变化的曲线．设入射自然光强为I0，且不计算偏振片对光能量的吸收. (2)若B与M透振方向夹角为?,则出射光强为 当? =0,?时,出射光强最大,为 I=I0/2 当? =?/2, 3?/2 时，出射光强为零． 光强随? 变化的曲线如图． 　 解:(1)由马吕斯定律，自然光通过两偏振器后，光强变为： (2)若中间的偏振片与两偏振片均成30o角，由马吕斯定律得出 射光强为： 出、射光强之比为 出、入射光强之比 3-6　若起偏器与检偏器的透振方向之间的夹角为60o,(1)假定没有吸收，则自然光光强I0通过起偏器和检偏器后，求出射光强与入射光强之比.(2)在这两个片之间再平行地插入另一偏振片，使它的透振方向与前两个偏振片透振方向均成30o角，试问出射光强与入射光强之比． 3-7　有两种不同的介质，折射率分别为n1和n2，自然光从第一种介质射到第二种介质时，起偏角为i12，从第二种介质射到第一种介质时，起偏角为i21．若i12 i21 ，问那一种介质是光密介质？ i12 + i21 等于多少? 解　两起偏角应分别满足 因为i12 i21 在 范围，正切函数为增函数．所以有 因此，第二种介质为光密介质.由于 两角互余. 因此 和 答：（１）晶体中存在寻常光线折射率与非常光线折射率相同（或o光光速与e光速相同）的方向，光在晶体中沿这个方向传播不发生双折射，这个方向叫做晶体的光轴．光线与光轴组成的平面叫做主平面．　　 3-8　回答下列问题(1)何谓光轴，主平面？沿光轴入射时，是否一定不会产生双折射？(2)何谓寻常光线和非常光线？他们的振动方向与各自的主平面有何关系？试以方解石晶体为例，指出在什么情况下 o光的主平面和e光的主平面都在入射面内？ (2)寻常光线满足折射定律，寻常光线光振动方向总是垂直于其主平面,非常光线一般不满足折射定律（折射光线、反射线和法线一般不在同一平面内），晶体对非常光线具有各向异性．其光振动方向总是平行于它自己的主平面．当光轴在入射面内时寻常光主平面、非常光主平面和入射面重合． 沿光轴入射的光进入晶体后一般不再沿光轴传播，因此会产生双折射．只有光轴与界面法线的夹角等于折射角时，光进入晶体后才沿光轴传播，才不会发生双折射． 3-9　如图所示，已知一束光入射到折射率n = 4 / 3的水面上时，反射光是完全片振的，一块折射率n=3/2的平面玻璃浸没在水面下，于是玻璃表面的反射光P也是完全片振，问玻璃表面与水面的夹角　应该是多少？ 解　如图所示，水面反射光为完全片振光，i=ip , 入射角为布儒斯特角．欲使玻璃表面的反射光也是完全片振光， 也是布儒斯特角，由布儒斯特定律，有 在三角形ABO