05题解-光的偏振

《光得偏振》计算题1、将三个偏振片叠放在一起,第二个与第三个得偏振化方向分别与第一个得偏振化方向成４５︒与90︒角．(1）强度为I０得自然光垂直入射到这一堆偏振片上,试求经每一偏振片后得光强与偏振状态。

（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/ 21分通过第2偏振片后，I２=Ｉ1ｃｏｓ２4５︒=I1/ 4２分通过第3偏振片后，Ｉ3=Ｉ2cｏs2４５︒＝Ｉ0／8１分通过每一偏振片后得光皆为线偏振光,其光振动方向与刚通过得偏振片得偏振化方向平行. 2分（２）若抽去第２片,因为第３片与第1片得偏振化方向相互垂直，所以此时I3 =0、1分I1仍不变。

1分2、两个偏振片叠在一起,在它们得偏振化方向成α１=３0°时，观测一束单色自然光.又在α2＝４5°时，观测另一束单色自然光。

若两次所测得得透射光强度相等,求两次入射自然光得强度之比．解：令Ｉ1与I2分别为两入射光束得光强。

透过起偏器后，光得强度分别为I１/ 2与I2 / 2马吕斯定律,透过检偏器得光强分别为1分，２分按题意，,于就是1分得1分3、有三个偏振片叠在一起.已知第一个偏振片与第三个偏振片得偏振化方向相互垂直.一束光强为I0得自然光垂直入射在偏振片上，已知通过三个偏振片后得光强为Ｉ0/ １6。

求第二个偏振片与第一个偏振片得偏振化方向之间得夹角。

解:设第二个偏振片与第一个偏振片得偏振化方向间得夹角为θ。

透过第一个偏振片后得光强I1＝I０/ 2. 1分透过第二个偏振片后得光强为I２,由马吕斯定律，I2=(I0 /2)coｓ2θ２分透过第三个偏振片得光强为Ｉ3，I3=I2 cos2(90°-θ ）=（I０/２）coｓ２θｓｉn2θ = (Ｉ０/ ８）sin22θ 3分由题意知I3=Ｉ2／１6所以sin22θ＝1 / ２,＝22、5°２分4、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片得偏振化方向之间得夹角为，一束光强为Ｉ０得线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束得光矢量振动方向与二偏振片得偏振化方向皆成30°角.(1)求透过每个偏振片后得光束强度;(2) 若将原入射光束换为强度相同得自然光，求透过每个偏振片后得光束强度.解：（１）透过第一个偏振片得光强I1I１=I0ｃos23０°2分=3I0 / 41分透过第二个偏振片后得光强I2，Ｉ2＝I1cos２６0°＝3I0 / １62分(2) 原入射光束换为自然光，则I1＝Ｉ0／２1分I2＝I1cos26０°=I0 /8２分５、强度为I0得一束光,垂直入射到两个叠在一起得偏振片上，这两个偏振片得偏振化方向之间得夹角为60°、若这束入射光就是强度相等得线偏振光与自然光混合而成得，且线偏振光得光矢量振动方向与此二偏振片得偏振化方向皆成30°角，求透过每个偏振片后得光束强度。

高三物理物理光学试题答案及解析1.（4分）如图，在“观察光的衍射现象”试验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将（选填：“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只是在情况下，光才可以看作是沿直线传播的。

【答案】减小光的波长比障碍物小的多【解析】缝隙越窄，条纹宽度越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，当增加缝宽时，衍射条纹变窄，条纹间距变小。

当条纹足够宽时，几乎看不到条纹，衍射不明显，所以只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播。

【考点】单缝衍射2.（05年天津卷）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10-19C，普朗克常量为6.63×10-34J s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（）A．5.3×1014HZ，2.2J B．5.3×1014HZ，4.4×10-19JC．3.3×1033HZ，2.2J D．3.3×1033HZ，4.4×10-19J【答案】B【解析】逸出功等于极限频率与普朗克常量的乘积，所以极限频率为5.3×1014HZ，由光电效应方程，光电子的最大动能为4.4×10-19J，B对；3.下列说法正确的是A．全息照相利用了激光相干性好的特性B．光的偏振现象说明光是纵波C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象【答案】AC【解析】光的偏振现象说明光是横波，B错；波长越长越容易发生干涉和衍射，X射线比无线电波更难发生干涉和衍射现象4.下列有关光现象的说法正确的是( )A．在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大B．以相同入射角从水中射向空气,紫光能发生全反射,红光也一定能发生全反射C．紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时也一定有电子向外发射D．拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度【答案】A【解析】在双缝干涉实验中,条纹间距d与入射光波长成正比,所以入射光由紫光改为红光时波长增长,条纹间距d变大,A项正确.全反射中的临界角为C,由sinC=可知,折射率越大,临界角越小,即紫光的临界角小于红光的临界角,所以紫光能发生全反射时,红光不一定能发生全反射,则B错误.金属的逸出功一定,由hν=W+Ek,紫光能使金属发生光电效应,而红光频率低不一定能使金属发生光电效应,所以C错误.在镜头前加装偏振片是为减弱玻璃反射的光对拍摄的负面影响,所以D错误.5.在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳．这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光．由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光．要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了．同理，要想消除从竖直面反射来的炫光，如玻璃窗反射来的炫光，所用偏振轴应取水平方向．请回答下列两个问题：(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？【答案】见解析【解析】(1)在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰．(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片．该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直．6.(1)下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 ()A．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D．光的频率越高，波动性越显著(2)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．【答案】(1)B(2)λn ＜λe【解析】(1)光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D选项错．故选B.(2)粒子的动量p＝，物质波的波长λ＝由mn ＞me，知pn＞pe，则λn＜λe.7. (2010年高考四川卷)用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)()A．5.5×1034 Hz B．7.9×1014 HzC．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz【答案】B.【解析】该题考查光电效应方程，由mv2＝h－W0和W＝hν可得ν＝7.9×1014 Hz，B选项正确．8. (2011年上海宝山区模拟)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、c B．b、cC．a、d D．b、d【答案】D.【解析】a图是双缝干涉图样，b图是单缝衍射图样，c是小孔衍射图样，d是单缝衍射图样，故D正确．9.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变【答案】D.【解析】金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜各处厚度几乎不变．因此，形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，A、B、C错误．10.利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题：(1)用如图所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？【答案】(1)见解析(2)1×10－7 m【解析】(1)干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即b、c表面反射光叠加形成的．(2)若绿光在真空中波长为λ，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：n＝＝＝即λ＝，那么增透膜厚度h＝λ＝＝ m＝1×10－7 m.11.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1 ×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．【答案】见解析【解析】(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝，v＝λf，得：n＝，得λ1＝nλ2＝6×10－7 m光的路程差δ＝2.1×10－6 m，所以N1＝＝3.5从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sinC＝得n＝＝由此可知，B光在空气中波长λ2为：λ2＝nλ介＝5.25×10－7 m，N2＝＝4可见，用B光做光源，P点为亮条纹．(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗．12.已知氢原子各定态能量为，式中n=1,2,3……,E为氢原子的基态能量。

一、单选题1. 如图所示为某精密电子器件防撞装置，电子器件T 和滑轨PQNM固定在一起，总质量为，滑轨内置匀强磁场的磁感应强度为B 。

受撞滑块K 套在PQ ，MN 滑轨内，滑块K 上嵌有闭合线圈abcd ，线圈abcd 总电阻为R ，匝数为n ，bc 边长为L ，滑块K （含线圈）质量为，设T 、K 一起在光滑水平面上以速度向左运动，K 与固定在水平面上的障碍物C 相撞后速度立即变为零。

不计滑块与滑轨间的摩擦作用，ab 大于滑轨长度，对于碰撞后到电子器件T 停下的过程（线圈bc 边与器件T未接触），下列说法正确的是（ ）A ．线圈中感应电流方向为abcdaB．线圈受到的最大安培力为C ．电子器件T 做匀减速直线运动D．通过线圈某一横截面电荷量为2. 据中国载人航天工程办公室2023年3月12日消息，目前，“神舟十五号”内的航天员状态良好，计划于2023年6月返回地面。

航天员能在飞船内处于漂浮状态，关于这种状态，下列说法正确的是（ ）A ．航天员所受的合力为零B ．航天员远离地球，不受到地球的引力C ．飞船对航天员的支持力大于航天员对飞船的压力D ．航天员受到的地球的万有引力提供其随飞船运动所需的向心力3. 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。

转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压表为理想交流电表。

当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。

开关闭合后，下列说法正确的是（ ）A ．电压表的示数为5VB ．若没有转换器则变压器副线圈输出的是直流电C．若则可以实现燃气灶点火D ．穿过原、副线圈的磁通量之比为1:14. 如图所示，倾角为θ的斜面A 固定在地面上，与A 相似的斜劈B 置于斜面上并处于静止状态，物块C 静止在斜劈B 上，斜劈B 的质量为M ，物块C 的质量为m，下列说法正确的是（ ）A ．斜面A 受到斜劈B的作用力大小为B ．斜劈B 受力个数为5个C ．物块C 受到斜劈B的摩擦力大小为D ．斜劈B 、物块C整体受到的合力大小为5. U-Pb 法是一种重要的同位素测年方法，铀的两种放射性核素和，经过一系列的α衰变和β衰变能分别生成和两种铅同位素，通过测定物体中两种铅同位素的原子数目之比，可得到物体的形成年代。

《大学物理》作业 No.6 光的偏振一、选择题1. 在双缝干涉试验中，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[ B ] (A) 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强。

(B) 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱。

(C) 干涉条纹的间距变窄，但明纹的亮度减弱。

(D) 无干涉条纹。

解：双缝后放置的偏振片使光强减弱，但不影响其它干涉因素，所以干涉条纹位置间距不变，只是明纹亮度减弱。

2. 使一光强为0I 的平面偏振光先后通过两个偏振片1P 和2P 。

1P 和2P 的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α和 90，则通过这两个偏振片后的光强I 是 [ C ] (A)α20cos 21I (B) 0 (C) ()α2sin 4120I (D)α20sin 41I (E) α40cos I 解：由马吕斯定律，光强为0I 的偏振光通过第一个偏振片后，光强为α201cos I I =， 再通过第二个偏振片，光强变为()ααααπα2sin 41sin cos 2cos cos 202202202I I I I ==⎪⎭⎫⎝⎛-=3. 一束光强为0I 的自然光，相继通过三个偏振片1P 、2P 、3P 后，出射光的光强为8/0I I =。

已知1P 和3P 的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转2P，要使出射光的光强为零，2P 最少要转过的角度是[ B ] (A)30 (B)45 (C)60 (D)90解：设1P 和2P 偏振化方向之间夹角为α，光强为0I 的自然光通过三个偏振片后，光强 ()ααπα2sin 812cos cos 2120220I I I =⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅=由题意， 80I I =，所以()4,12sin 2παα==要使出射光强为零，2P 的偏振化方向应与1P 或3P 的偏振化方向平行，即最少要转过4π。

4. 自然光以60°的入射角照射到不知其折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知[ B ] (A) 折射光为线偏振光，折射角为30°。

《大学物理AII 》作业 No.05光的干涉班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ ------------------------------------------------------------------------------------------------------- ****************************本章教学要求****************************1、理解光的相干条件及利用普通光源获得相干光的方法和原理。

2、理解光程及光程差的概念，并掌握其计算方法。

理解什么情况下有半波损失，理解薄透镜不引起附加光程差的意义。

3、掌握杨氏双缝干涉实验的基本装置及其条纹位置、条纹间距的计算。

4、理解薄膜等倾干涉。

5、掌握薄膜等厚干涉实验的基本装置（劈尖、牛顿环），能计算条纹位置、条纹间距，能理解干涉条纹形状与薄膜等厚线形状的关系。

6、理解迈克耳孙干涉仪原理及应用。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------一、填空题1、光的相干条件需满足（频率相同、振动方向相同、相位差恒定）；利用普通光源获得相干光的方法可分为：（分波阵面法）和（分振幅法）。

2、光在折射率为n 的介质中传播几何路程为x ，其相位改变与真空中经过（nx ）的几何路程产生的相位改变相同，该几何路程称为光程或者（等效真空程）；如果两个相干光源的初相分别为21ϕϕ、，利用光程差∆计算相位改变的一般公式为（∆+-=∆λπϕϕϕ212）。

当光从光疏介质向光密介质反射时，反射光有2π的相位突变，相当于光程增加了（2λ）。

3、杨氏双缝实验、（菲涅尔双棱镜）、（菲涅耳双面镜）和（劳埃德镜）都属于分波阵面实验法。