第8章 光的偏振.doc

第8章 光的偏振一、选择题1(B)，2(C)，3(A)，4(B)，5(B)，6(D)，7(D)，8(B)二、填空题(1) 2， 1/4(2) 1/ 2(3) I0 / 2， 0(4) 1.48(5) 遵守通常的折射，不遵守通常的折射.(6). 传播速度，单轴(7) 自然光或(和)圆偏振光，线偏振光(完全偏振光)，部分偏振光或椭圆偏振光.(8) 线、圆.三、计算题1.将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成45和90角(1) 强度为I0的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，试求经每一偏振片后的光强和偏振状态(2) 如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？解：(1) 自然光通过第一偏振片后，其强度 I1 = I0 / 2 通过第2偏振片后，I2I1cos245I1/ 4 通过第3偏振片后，I3I2cos245I0/ 8 通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，其光振动方向与刚通过的偏振片的偏振化方向平行 (2) 若抽去第2片，因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直，所以此时 I3 =0. I1仍不变 2.两个偏振片叠在一起，在它们的偏振化方向成a130时，观测一束单色自然光又在a245时，观测另一束单色自然光若两次所测得的透射光强度相等，求两次入射自然光的强度之比解：令I1和I2分别为两入射光束的光强透过起偏器后，光的强度分别为I1 / 2和I2 / 2马吕斯定律，透过检偏器的光强分别为 , 按题意，于是 得 3.三个偏振片P1、P2、P3顺序叠在一起，P1、P3的偏振化方向保持相互垂直，P1与P2的偏振化方向的夹角为a，P2可以入射光线为轴转动今以强度为I0的单色自然光垂直入射在偏振片上不考虑偏振片对可透射分量的反射和吸收 (1) 求穿过三个偏振片后的透射光强度I与a角的函数关系式； (2) 试定性画出在P2转动一周的过程中透射光强I随a角变化的函数曲线解：(1) 连续穿过三个偏振片之后的光强为 I0.5I0cos2a cos2(0.5pa )I0sin2(2a) / 8 (2) 画出曲线 4.有一平面玻璃板放在水中，板面与水面夹角为q (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，q 角应是多大？ 解：由题可知i1和i2应为相应的布儒斯特角，由布儒斯特定律知 tg i1= n11.33； tg i2n2 / n11.57 / 1.333， 由此得 i153.12， i248.69 由ABC可得 q(p / 2r)(p / 2i2)p 整理得 qi2r 由布儒斯特定律可知， rp / 2i1 将r代入上式得 qi1i2p / 253.1248.699011.8.四 研讨题1. 为了得到线偏振光，就在激光管两端安装一个玻璃制的“布儒斯特窗”（见图），使其法线与管轴的夹角为布儒斯特角。为什么这样射出的光就是线偏振的？光振动沿哪个方向？参考解答：激光管内的激光在两面反射镜 M1和M2之间来回反射，所以光是沿轴线传播的。光的偏振方向垂直于管轴，一个是垂直于纸面，称为 E分量，另一是平行于纸面，称为 E量。由于布儒斯特窗的法线与管轴的夹角为布儒斯特角，光入射到布儒斯特窗，其反射的光中只有 E分量，反射光离开管轴方向。透射光中E分量大于 E分量。见图(b)。这样每次光入射到布儒斯特窗，都会损失一部分 E分量。经过 M1，M2 之间的多次反射，沿管轴方向前进的光中 E分量就越来越少，最后将 E分量全都过滤掉了，出射的激光中只剩下 E分量。因此这样射出的光就是线偏振的，光振动平行于纸面。2. 怎样用偏振光状态演示仪（见演示实验教材）区分出入射光是圆偏振光还是椭圆偏振光？(偏振光状态演示仪包括光学减震平台一个、半导体激光器（650 nm）及固定架一套、起偏器和检偏器各一个、1/4波片（650 nm） 一个、步进电机控制的调整架三个、光电接收系统及调整架一个、电控箱一个（三路控制输出、两路输入和USB接口）、计算机及专用软件。)参考解答：1. 圆偏振光的产生与鉴别 手动调整起偏器和检偏器，使它们的偏振化方向互相垂直，即接收屏上出现消光； 在起偏器和检偏器之间插入l/4波片，转动l/4波片，重新使屏幕上出现消光状态； l/4波片旋转45, 将检偏器旋转，屏幕上便出现一条近乎水平的直线，说明通过检偏器的光为圆偏振光，即光强不变。 旋转检偏器P2,即光强不变。2. 椭圆偏振光的产生与鉴别如果l/4波片的旋角大于或小于45，则检偏器旋转360，屏幕上出现的是一条余弦曲线，但曲线最低点的光强不等于零，说明通过检偏器的光为椭圆偏振光。