2022年《大学物理教程》郭振平主编第二章光的偏振知识点及课后习题解答.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学问点大全其次章 光的偏振一、基本学问点光波 ：可引起视觉反映的那部分电磁波；光振动 ：电场强度 E 随时间 t 的变化而周期性往复变化；振动面 ：光矢量 E 与传播方向 r 构成的平面；光波函数：EAcos 2tr0rHz；0是位相；0为初位相；T式中 A 是振幅； T 是周期；是光波波长；2tT光波频率： 周期的倒数称为频率 ,用表示,单位是圆频率：22T光强 : 与光矢量的振幅的平方成正比,即式中为比例常量；IA2线偏振光 完全偏振光 或 平面偏振光 : 光矢量始终在一个确定的平面上振动；自然光 : 光

2、矢量的振动在各个方向上的振幅完全相等；部分偏振光： 光矢量的振动在某个方向上的振幅大于另一个方向的振幅；圆偏振光： 在传播过程中光矢量的端点轨迹是一个圆；椭圆偏振光：光矢量的端点轨迹是一个椭圆；右旋椭圆 或圆 偏振光： 从迎着光的传播方向看时,光矢量顺时针旋转；左旋椭圆 或圆 偏振光 ：从迎着光的传播方向看时,光矢量逆时针旋转；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学问点大全起偏： 从自然光获得偏振光

3、的过程；起偏器： 产生起偏作用的光学元件；一束自然光经起偏器后光强变成原先一半,生成的偏振光的振动方向与起偏器的偏振化方向一样；检偏： 检验入射光是否为偏振光的过程；检偏器： 具有检偏作用的光学元件；当检偏器以光传播方向为轴旋转时,自然光经旋转 的检偏器后光强是恒定的,而偏振光经旋转的检偏器后光强将随检偏器的偏振化方向转变而 转变；由此,就可以辨论出射入检偏器的光是否为偏振光；马吕斯定律 : 透过一偏振片的光强等于入射线偏振光光强乘以入射偏振光的光振动方 向与偏振片偏振化方向夹角余弦的平方 , 即2 I I 0cos布儒斯特定律： 当入射角为某一特定角0i 时,反射光成为振动方向垂直于入射面的

4、线偏振光；0i 称为 布儒斯特角 或起偏角 ,它由下式打算：tan i 0 n 2n 1式中 1n ,n 是两个介质的折射率；当入射角为 0i 时,反射光和折射光相互垂直；二、典型习题解题指导2-1 将三个偏振片叠放在一起,其次个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成0 45 和0 90 角；1）强度为0I 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）假如将其次个偏振片抽走,情形又如何？细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资

5、料 - - - - - - - - - - - - - - -学问点大全解：（1）I1I1I0,I0,2I2I2 01cos 454 I 0I3I2 02cos 458（2）I0,I3022-2 平行放置两个偏振片,使它们的偏振化方向成0 60 夹角；1）如两个偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线均无吸取,就让自然光垂直入射后,其透射光的光强与入射光的光强之比是多少？2）如两偏振片对于光振动平行于其偏振化方向的光线分别吸取了 10% 的能量, 就透射光的光强与入射光的光强之比为多少？3）今在这两偏振片之间再平行地插入另一偏振片,使它的偏振化方向与前两个偏振片均成0 30 角；此时,透射光的光

6、强与入射光的光强之比又是多少？先按各偏振片均无吸取运算,再按各偏振片均吸取10%的能量运算；细心整理归纳 精选学习资料 解：（1）I1I0,I2I2 1cos 600I0,I22I080.125； 第 3 页,共 6 页 28I0I0（2）I1I090%9I0,81 I0,I1220II32 0cos 309 I0I22 090%cos 60800I281 I08000.10；II00I1I0,I3I12 0cos 303 I0,（3）2832I29I0320.28I0I0I1I090%9I0,220I3I12 090%cos 30243 I0800 6561 I0I2I32 090%cos

7、3032000 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学问点大全I265610.21I0320002-3 一束由线偏振光与自然光混合而成的部分偏振光,当通过抱负的偏振片时,发觉透过的最大光强是最小光强的3 倍,试问这部分偏振光中,自然光成分占多少？解：设线偏光的光强为I ,自然光的光强为0I1依题意,最大光强为ImaxII02最小光强为IminI02Imax:Imin3,所以II ,即自然光成分占22-4 个自然光源,当两偏振片偏振化方向之间的夹角为0

8、 30 时,测得其透射光强度为0I ；当夹角为0 60 时,在同一位置换上另一自然光光源,测得透射光的强度仍为0I,就来自两自然光光源的光波的强度之比I1:I 是多少？解：I11I1,I 12I112 0cos 3003 I1I02 I 28 I 2I21,I22I212 cos 60I028因此I1:I21: 32 :3 2-5 具有平行表面的玻璃板放置在空气中,空气的折射率近似为 1,玻璃的折射率 n 1.5；当入射光以布儒斯特角入射到玻璃板的上表面时,折射角是多少？并证明折射光 在下表面被反射时,其反射光也是线偏振光；解：（1）tani0n21,i033.690n 11.5光以布儒斯特角

9、入射时,反射光线跟折射光线垂直,故,折射角i0 90i 00 56.31（2）证明细心整理归纳 精选学习资料 当光在玻璃中传播到下表面时,入射角为i 0i0 56.31 第 4 页,共 6 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学问点大全tani0tan56.3101.5n 1n 2恰好满意布儒斯特定律,故折射光线在下表面的反射光线是线偏振光 2-6 一光束由强度相同的自然光和线偏光混合而成,次光束垂直入射到几个叠在一起 的偏振片上；问：1）欲使最

10、终出射光振动方向垂直与原先入射光中线偏光的振动方向,并且入射光中两 种成分的光出射光强相等,就至少需要几个偏振片？它们的偏振化方向应当如何放置？2）这种情形下最终出射光强与入射光强的比值是多少？解：（1）依题意,设入射的自然光和线偏振光的光强分别为0I 、 I ,且0II只要两个偏振片,经过第一个偏振片后,自然光和线偏振光的光强均为入射光强的1 2,即第一个偏振片的偏振化方向与入射线偏振光的偏振化的夹角满意II2 cos1I2而经过第一个偏振片后,自然光的光强为I01I ；2最终一个偏振片与入射线偏振光的夹角为0 90 ,这样能使出射光振动方向垂直与原先入射光中线偏光的振动方向,并且入射光中两

11、种成分的光出射光强相等（2）出射线偏振光的光强为II2 cos1I4出射自然光的光强为I0Icos1I011）,当折射角为0 30 时,反射04所以最终出射光强与入射光强的比值为II0II042-7束自然光从空气投射到玻璃表面上（空气折射率为光是完全偏振光,求此玻璃板的折射率；解：由于反射光是完全偏振光,所以该光束以布儒斯特角入射,此时i0i0 90,所以细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学问点大全i0600,tani0n 23n 1所以,此玻璃板的折射率n 231.7322-8 水的折射率为 1.33,玻璃的折射率为1.5；就当光由水中射向玻璃而反射时,起偏角为多少？当光由玻璃射向水面而反射时,起偏角又为多少？细心整理归纳 精选学习资料 解：布儒斯特角定律tan1n21.51.13,10 48 29 第 6 页,共 6 页 n 11.3310 48 29 ；2tan2n 11.330.89,20 41 40n21.50 41 40 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -