光的偏振習題答案VIP

1、第十四章 光的偏振和晶體光學1. 一束自然光以30度角入射到玻璃-空氣界面，玻璃的折射率，試計算（1）反射光的偏振度；（2）玻璃-空氣界面的布儒斯特角；（3）以布儒斯特角入射時透射光的偏振度。解：光由玻璃到空氣， 注：若2. 自然光以布儒斯特角入射到由10片玻璃片疊成的玻片堆上，試計算透射光的偏振度。 解：每片玻璃兩次反射，故10片玻璃透射率 而，令，則3. 選用折射率為2.38的硫化鋅和折射率為1.38的氟化鎂作鍍膜材料，制作用于氟氖激光（）的偏振分光鏡。試問（1）分光鏡的折射率應為多少？（2）膜層的厚度應為多少？ 解：（1） （起偏要求） （2）滿足干涉加強， 則 而，4. 線偏振光垂直入

2、射到一塊光軸平行于界面的方解石晶體上，若光矢量的方向與警惕主截面成（1）30度（2）45度（3）60度的夾角，求光和光從晶體透射出來后的強度比？解：垂直入射，S波與p波分階 o光此時對應s波 ，e光此時對應p波 ，取，則（1）（2）（3）5. 方解石晶片的厚度，晶片的光軸與表面成60度角，當波長的氦氖激光垂直入射晶片時（見圖14-64），求（1）晶片內(nèi)、光線的夾角；（2）光和光的振動方向；（3）、光通過晶片后的相位差。eo光軸第五題解圖光軸圖14-64 習題5圖解：垂直入射，o光、e光波失都延法線方向，而e光光線方向取，（適合nm）e光折射角，此即與o光分離角e光折射率時， 則6. 一束汞綠光

3、以60角入射到KDP晶體表面，晶體的，若光軸與晶體表面平行切垂直于入射面，試求晶體中光與光的夾角。 oe 解：先求波矢方向由于光軸與入射面垂直，故與波矢垂直，所以光線與波矢同向，即o光與e光的夾角7. 圖14-69中并列放有兩組偏振片，偏振片A透光軸沿鉛直方向，偏振片B透光軸與鉛直方向成方向。（1）若垂直偏振光從左邊入射，求輸出光強；（2）若垂直偏振光從右邊入射，又為多少？設入射光強為ABBAI0I0圖14-69 習題11 圖解：（1）左邊入射，入射光偏光方向與A光透光軸相同，故最后出射光強 （2）右邊入射8圖14-69中并列放有兩組偏振片，偏振片A透光軸沿鉛直方向，偏振片B透光軸與鉛直方向成

4、方向。（1）若垂直偏振光從左邊入射，求輸出光強；（2）若垂直偏振光從右邊入射，又為多少？設入射光強為ABBAI0I0圖14-69 習題11 圖解：（1）左邊入射，入射光偏光方向與A光透光軸相同，故最后出射光強 （2）右邊入射9電氣石對光的吸收系數(shù)為，對光的吸收系數(shù)為，將它作成偏振片。當自然光入射時，若要得到偏振度為的透射光，問偏振片需要做成多厚？解：記，則 故10？11. 一束線偏振的鈉黃光（）垂直通過一塊厚度為的石英晶片。晶片折射率為，光軸沿方向（見圖14-71），試對于以下三種情況，決定出射光的偏振態(tài)。（1） 入射線偏振光的振動方向與軸成角；（2） 入射線偏振光的振動方向與軸成角；（3）

5、入射線偏振光的振動方向與軸成角。解： y分量超前，右旋圓偏振為左旋圓偏振右旋橢圓偏振12設計一個產(chǎn)生橢圓偏振光的裝置，使橢圓的長軸方向在豎直方向，且長短軸之比為2：1。詳細說明各元件的位置與方位。xy解：設起偏器與x軸的夾角為13通過檢偏器觀察一束橢圓偏振光，其強度隨著檢偏器的旋轉(zhuǎn)而改變。當檢偏器在某一位置時，強度為極小，此時在檢偏器前插入一塊片，轉(zhuǎn)動片使它的快軸平行于檢偏器的透光軸，再把檢偏器沿順時針方向轉(zhuǎn)過就完全消光。試問（1）該橢圓偏振光是左旋還是右旋？（2）橢圓的長短軸之比？yx解：波片使y分量相位延遲，經(jīng)波片后為線偏光，其振動方向為逆時針轉(zhuǎn)（檢偏器順時針轉(zhuǎn)消光），光矢量在一、三象限，

6、y分量與x分量同相，說明原橢圓偏光y分量超前，故為右旋。波片只產(chǎn)生相位延遲，不改變振幅大小，14為了決定一束圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向，可將片置于檢偏器之前，再將后者轉(zhuǎn)至消光位置。此時片快軸的方位是這樣的；須將它沿著逆時針方向轉(zhuǎn)45才能與檢偏器的透光軸重合。問該圓偏振光是右旋還是左旋？yx解：圓偏光經(jīng)波片后變?yōu)榫€偏光，消光方向為逆時針轉(zhuǎn)，說明線偏光為順時轉(zhuǎn)，即光矢量在二、四象限，y分量與x分量有的相位差，使y分量落后，故原圓偏光y分量落后，為右旋。15導出長、短軸之比為2：1，且長軸沿左旋和右旋橢圓偏振光的瓊斯矢量，并計算這兩個偏振光疊加的結果。解：左旋，右旋 兩者相加，即沿x方向的線偏光16為測量波

7、片的相位延遲角，采用圖14-72所示的實驗裝置：使一束自然光相繼通過起偏器、待測波片、和起偏器。當起偏器的透光軸和片的快軸沿軸，待測波片的快軸與軸成45角時，從片透出的是線偏振光，用檢偏器確定它的振動方向便可得到待測波片的相位延遲角。試用瓊斯計算法說明這一測量原理。起偏器快快慢慢檢偏器yx待測波片圖14-72 習題19圖yx解：待測波片后，波片后 y分量與x分量位相差為0，故為線偏振，偏振方向與x夾角17. 將一塊片插入兩個前后放置的偏振器之間，波片的光軸與兩偏振器透光軸的夾角分別為和，求光強為I的自然光通過這一系統(tǒng)的強度是多少？（不考慮系統(tǒng)的吸收和反射損失）解：設波片（快慢軸為x , y）光

8、軸為x，光通過波片后再經(jīng)檢偏器后因 又因，故輸出18一塊厚度為0.05的方解石波片放在兩個正交的線偏振器中間，波片的光軸方向與兩線偏振器透光軸的夾角為45。問在可見光范圍內(nèi)哪些波長的光不能透過這一系統(tǒng)。xyy解：正交偏振器透光軸分別為x , y，方解石光軸為，令，則光過波片后 經(jīng)檢偏器后 要使，則（m為整數(shù)） 即不透的光波長可見光波長范圍380nm780nm，即m最大23，最小11m 11 12 13 14 15 16 （nm） 781.8 716.7 661.5 614.3 573.3 537.5 17 18 19 20 21 22 23505.9 477.8 452.6 430 409.5 390.9 373.919. 在兩個正交偏振器之間插入一塊片，強度為I的單色光通過這一系統(tǒng)。如果將波片繞光的傳播方向旋轉(zhuǎn)一周，問（1）將看到幾個光強的極大和極小值？相應的波片方位及光強數(shù)值；（2）用片和全波片替代片，如何？解：設波片快慢軸為x , y，則光透過波片后xy再經(jīng)檢偏器后而（入射光為自然光）（1） 用波片，波片轉(zhuǎn)一圈，即由0到2，當時，取最大，當時，最?。?） 用波片