第四章 光的偏振.docx

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1、第四章 光的偏振第四章 光的偏振 一选择题： 1在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹，若在两缝后放一个偏振片，则 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强。 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱。 干涉条纹的间距不窄，但明纹的亮度减弱。 无干涉条纹。 2光强为I0的自然光垂直通过两个偏振片，它们的偏振化方向之间的夹角 =600，设偏振片没有吸收，则出射光强I与入射光强I0之比为 1/4 3/4 1/8 3/8 3如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为600，假设二者对光无吸收，光强为I0的自然光垂直入在偏振片上，则出射光强为 (A) I0/8 (B) 3I0 /8 (C)

2、I0 /4 (D) 3 I0/4 4光强为I0的自然光依次通过两个偏振片和，若的偏振化方向的夹角，则透射偏振光的强度是 (A) I0/4 (B) 3 I0/4 (C) 3 I0/2 (D) I0/8 (E) 3I0 /8 5两偏振片堆叠在一起，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1800时透射光强度发生变化为： (A) 光强单调增加。 (B) 光强先增加，后有减小至零 (C) 光强先增加，后减小，再增加 (D) 光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零 6一束自然光自空气射向 一块平板玻璃，设入 i0射角等于布儒斯特角i0 ，则在界面2的反射光 1(A) 是自然光 (B

3、) 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直入射面 2(C) 是完全偏振光且光矢量的振动方向平行入射面 (D) 是部分偏振光 7一束单色平面偏振光，垂直投射到一块用方解石制成的四分之一波片上，如图所示，如果入射光的振动面与光轴成450角，则对着光看从波片射出的光是 (A) 逆时针方向旋转的圆偏振光 x(B) 逆时针方向旋转的椭圆偏振光 (C) 顺时针方向旋转的圆偏振光 45(D) 顺时针方向旋转的椭圆偏振光 8一束圆偏振光通过二分之一波片后透出的光是 (A) 线偏振光 (B) 部分偏振光 (C) 和原来旋转方向相同的圆偏振光 xy(D) 和原来旋转方向相反的圆偏振光 9一单色平面偏振光，垂直投射到一

4、块用石英制成的四分之一波片 30上，如图所示 。如果入射光的振动面与光轴 成300角，则对着光看从波片射出的光是 (A) 逆时针方向旋转的圆偏振光 y(B) 逆时针方向旋转的椭圆偏振光 (C) 顺时针方向旋转的圆偏振光 (D) 顺时针方向旋转的椭圆偏振光 10一束单色线偏振光其偏振化方向与1/4波片的光轴夹角 =/4。此偏振光经过波片后 (A)仍为线偏振光 (B) 振动面旋转了 (C) 振动面旋转了 (D) 变为圆偏振光 二、填空题 1 2 3 一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片方向成450角。已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为_. 使光强为I0的自然光

5、依次垂直通过三块偏振片P1、P2和P3。与的偏振化方向成450角。则透过三块偏振片的光强I为_ 如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光 P1照射狭缝S，在屏幕上能看到干涉条纹。若在双 S1缝S1和S2的前面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_时， S在屏幕上仍能看到很清楚的干涉条纹。 S2P2一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃上， 就偏振状态来说则反射光为_，反射光 矢量的振动方向_，透射光为_。 如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和 0n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射。已知 n1反射光是完全偏振光，那么折射角r的值为_. n2在以下五

6、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)，ii0 试在图上画出实际存在的折A射光线和反射光线，并用点或短线把振动方向表示出来。 用方解石晶体(none)切成一个顶角A = 300的三棱镜， 其光轴方向如图，若单色自然光垂直AB面入射 。试定性的画出三棱镜内外的光路， 并画出光矢量的振动方向。 圆偏振光通过四分之一波片后，出射的光 一般是_偏振光。 BC一束钠自然黄光(=589.310-9m)自空气(设n=1)垂直入射方解石晶片的表面，晶体厚度为0.05 mm，对钠黄光方解石的主折

7、射率no=1.6584、ne =1.4864，则o、e两光透过晶片后的光程差为_m，两光透过晶片后的位相差为_rad (弧度) 一束自然光入射在尼科耳棱镜上，如图。请定性 画出折射光线，并注明折射光线光矢量的振动方向。 波长为600 nm的单色光，垂直入射到某种双折射 材料制成的四分之一波片上。已知该材料地非寻常 光的主折射率为1.74，对寻常光的折射率为1.71， 45则此波片的最小厚度为_ 如图所示，一束线偏振光垂直的穿过一个 偏振片M和一个1/4波片N，入射线偏振 光的光振动方向与1/4波片的光轴平行，偏 4 5 i6 7 8 9 10 11 12 NM13 振片M的偏振化方向与1/4波

8、片光轴的 夹角为450，则经过M后光是_偏振光；经过N后的光是_偏振光 原来为光学各向同性的介质，在机械应为作用下，显现出光学各向异性即产生双折射现象，称为_效应；在外加电场作用下，发生双折射现象，称为_效应；在外加磁场的作用下，发生双折射现象，称为_效应。 三、计算题 1 两个偏振片叠在一起，一束单色自然光垂直入射。若认为偏振是理想的，当连续穿过两个偏振片后的透射光强为最大透射光强的1/3时，两偏振片偏振化方向间的夹角为多大？ 若考虑到每个偏振片因吸收和反射而使透射光部分的光强减弱5%，要使透射光强仍如中得到的透射光强，则此时应为多大？ 2 有三个偏振片叠在一起，已知第一个与第三个的偏振化方

9、向相互垂直。一束光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，求第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间的夹角为多大时，该入射光连续通过三个偏振片之后的光强为最大。 3 一束单色自然光以入射角500从空气入射到一块方解石晶体的表面上，方解石的光轴平行方解石表面且入射面垂直，求方解石中的两条折射线间的夹角。已知no=1.658、ne=1.486。空气的折射率取为1 4 一束单色自然光自空气(n = 1)入射到一块方解石 晶体上，晶体光轴方向如图所示，其主折射率 光轴no = 1.658、ne =1.486，已知晶体厚度d = 2.00 cm， 入射角I = 600。 求a、b两透射光间的垂直距离； 两

10、束透射光中，哪一束在晶体中是寻常光？ 哪一束在晶体中是非寻常光？透射光的光矢量振动方向如何？并请在图中注明。 5 一束单色自然光垂直入射在 方解石晶片上，光轴平行于晶片的表面，如图。已知 入射光束晶片厚度d = 0.05 mm，对该光方解石的主折射率 光轴no=1.658、ne =1.486。求 o、e两光束穿出晶片后的光程差L o、e两光束穿出晶片后的位相差 6用方解石制作对钠黄光适用的四分之一波片 请指出应如何选取该波长的光轴方向； 对于钠黄光，方解石的主折射率分别为no=1.658、ne= Ca=4507 如图所示，在两个偏振化方向互相平行的偏振片P1 P1IP1I0P21和P2之间插入

11、一块厚度为d的方解石晶片，用波长 I2为=5000的单色平行自然光垂直入射时， 透过检偏器P2的光强恰好为零。已知此方解石晶片 的光轴C与起偏器P1的偏振化方向间的夹角=450， 光轴与晶片表面平行，方解石的主折射率no=1.66、 光轴ne=1.49。求此方解石晶片可能的最小厚度d。 出射光8 在两个相互正交的尼科耳棱镜之间放一块 入射光水晶的旋光晶片， 如图，入射光为纳黄光， 对此波长水晶的旋光率 =21.750/mm，若使出射光最强，求晶片的最小厚度。 9 一束单色线偏振光(=589.310-9 m)沿光轴方向通过水晶块，如图。已知对右、左旋圆偏振光idbadd的水晶折射率分别为nR=1

12、.55812、nL =1.54870， 入射光束若通过晶体和右旋和左旋圆偏振光所发生 的位相差为，则晶体厚度l为多大？ 光轴四、证明题 1 如图安排的透光介质、，两个交界面 i相互平行。一束自然光由中入射。试证明： 若i为起偏角，则、交界面上的反射光为完全偏振光。 2 图中表示的是克尔开关 的示意图，两个尼科耳M、N正交， 它们的偏振取向与电场方向分别成 第1题 450角。克尔盒为盛有介质的二端 外加电源透光的容器，内有一个平行板长为l ， 板间距为d 。在不加电场时，没有光 M通过尼科耳N，若给极板加电压U， 第2题 则有光通过尼科耳N 。此时两 偏振光间产生的位相差为 =2k l U2/d

13、2 试由克尔效应表示式n=n-n=ne-no=kE2推导出上式 克尔盒lN光轴方向五、改错题 1 用方解石晶体(none)切成的一个正三角形棱镜，其光轴方向 如图所示。若单色自然光以入射角i入射并产生双折射。 图中定性画出的折射光及光矢量振动方向是否正确？ 若有错误请另画出图予以改正。 2 用方解石晶体(none)切成的一个顶角A=/6的三棱镜， 其光轴方向如图所示。单色自然光垂直入射到 棱镜AB面上。图中定性所画出的折射光光路及 光矢量振动方向是否正确？若有错误请另画以改正。 ieo六、问答题 第1题 1 试写出马吕斯定律的数学表达式，并说明式中各符号代表什么。 2 如图所示，三种透明介质、的折射率分别为n1、n2、n3它们之间的两个交界面互相平行。一束自然光以起偏角i0由介质射向介质，欲使在介质和介质的交界面上的反射光也是线偏振光，三个折射率n1、n2和n3之间应满足什么关系？ 3 假设石英的主折射率no和ne与波长无关。某块石英晶片对波长为7000的光是四分之一波片。当波长为3500的线偏振光垂直入射到该晶片上、且其振动方向与晶片光轴成角450时，透射光的偏振状态是怎样的？ A光轴方向i eo B C 第62题 第52题 n1n2n3