第四章 光的偏振（2）
一．选择题：（共30分）
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
[ ]
（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 ） 干涉条纹的间距不窄，但明纹的亮度减弱。
（D ） 无干涉条纹。
2．光强为I 0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α =600，设偏振片没有
吸收，则出射光强I 与入射光强I 0之比为 [ ]
（A ）1/4 （B ） 3/4 （C ）1/8 （D ）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I 0
的自然光垂直入在偏振片上，则出射光强为 [ ]
(A) I 0/8 (B) 3I 0 /8 (C) I 0 /4 (D) 3 I 0/4
4．光强为I 0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) I 0/4 (B) √3 I 0/4 (C) √3 I 0/2 (D) I 0/8 (E) 3I 0 /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（如图），设入 射角等于布儒斯特角i 0 ，则在界面2的反射光 [ ] (A) 是自然光
(B) 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直入射面 (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（负晶体）制成的四分之一波片（对投射光的
频率）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
(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
8
(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 (D) 和原来旋转方向相反的圆偏振光
9（对投射光的频率）上，如图所示 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
(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α =π/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． 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________.
2． 使光强为I 0的自然光依次垂直通过三块偏振片P 1、P 2和P 3。与的偏振化方向成450角。
则透过三块偏振片的光强I 为__________
3． 如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光 照射狭缝S ，在屏幕上能看到干涉条纹。若在双 缝S 1和S 2的前面分别加一同质同厚的偏振片P 1、
P 2 ，则当P 1与P 2的偏振化方向相互_______时， 在屏幕上仍能看到很清楚的干涉条纹。 4． 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_________。
5． 如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n 1和 n 2的两种介质的交界面上，发生反射和折射。已知 反射光是完全偏振光，那么折射角r 的值为________. 6． 在以下五个图中，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，n 1、
n 2为两种介质的折射率，图中入射角i 0=arctg(n 2
/ n 1)，i ≠i 0 试在图上画出实际存在的折射光线和反射光线，并用点或短线把振动方向表示出来。
7． 用方解石晶体(n o >n e )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
（见图）。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。
8
． 圆偏振光通过四分之一波片后，出射的光
一般是________偏振光。 9． 一束钠自然黄光(λ=589.3×10-9m)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射率n o =1.6584、n e =1.4864，则o 、e 两光透过晶片后的光程差为______μm 10． 11． 波长为600 nm 光的主折射率为1.74，对寻常光的折射率为则此波片的最小厚度为_________
12． 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
振片M 的偏振化方向与1/4波片光轴的 S M
夹角为450，则经过M 后光是_______偏振光；经过N 后的光是______偏振光 13． 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。（1）若认为偏振是理想的（对投射部分没
有反射和吸收），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α为多大？ （2）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（1）中得到的透射光强，则此时α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向相互垂直。一束光强为I 0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n
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 n o = 1.658、n e =1.486，已知晶体厚度d = 2.00 cm ，
入射角I = 600。
（1） 求
a 、
b 两透射光间的垂直距离；
（2） 两束透射光中，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（波长λ=589.3×10-9 m
）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 晶片厚度d = 0.05 mm ，对该光方解石的主折射率 n o =1.658、n e =1.486。求
（1） o 、e 两光束穿出晶片后的光程差?
L
（2） o 、e 两光束穿出晶片后的位相差?Φ
6．用方解石制作对钠黄光（波长λ=589.3×10-9 m ）适用的四分之一波片
（1） 请指出应如何选取该波长的光轴方向；
（2） 对于钠黄光，方解石的主折射率分别为n 7． 如图所示，在两个偏振化方向互相平行的偏振片P 1 和P 2之间插入一块厚度为d 的方解石晶片，用波长 为λ=5000?的单色平行自然光垂直入射时，
透过检偏器P 2的光强恰好为零。已知此方解石晶片
的光轴C 与起偏器P 1的偏振化方向间的夹角α=450光轴与晶片表面平行，方解石的主折射率n o =1.66、
n e =1.49。求此方解石晶片可能的最小厚度d 。
8． 在两个相互正交的尼科耳棱镜之间放一块 水晶的旋光晶片（光轴垂直水晶的表面），
如图，入射光为纳黄光（λ=589.3×10-9 m ），
对此波长水晶的旋光率α =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(λ=589.3×10-9 m)沿光轴方向通过水晶块，如图。已知对右、左旋圆偏振光
的水晶折射率分别为n R =1.55812、n L =1.54870， a 2I 0
45
的位相差为π，则晶体厚度l 四、证明题
1． 若i 2． 的示意图，两个尼科耳M 、N
它们的偏振取向与电场方向分别成
±450角。克尔盒为盛有介质的二端透光的容器，内有一个平行板长为板间距为d 通过尼科耳N ，若给极板加电压U 则有光通过尼科耳N 。此时两
偏振光间产生的位相差为
σ =2πk l U 2/d 2
试由克尔效应表示式?n=n ∥-n ⊥=n e 五、改错题
1． 用方解石晶体(n o >n e )若有错误请另画出图予以改正。
2． 用方解石晶体(n o >n e )棱镜AB 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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的折射率分别为n 1、n 2、n 3它们之间的两个交界面互相平行。一束自然光以起偏角i 0由介质Ⅰ射向介质Ⅱ，欲使在介质Ⅱ和介质Ⅲ的交界面上的反射光也是线偏振光，三个折射率n 1、n 2和n 3之间应满足什么关系？
3． 假设石英的主折射率n o 和n e 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？
第6．2题
第5．2题 3n
《光的偏振》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I 0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 I 1 = I 0 / 2 1分 通过第2偏振片后，I 2＝I 1cos 245?＝I 1/ 4 2分 通过第3偏振片后，I 3＝I 2cos 245?＝I 0/ 8 1分 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分 (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 I 3 =0. 1分 I 1仍不变． 1分 2. 两个偏振片叠在一起，在它们的偏振化方向成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．若两次所测得的透射光强度相等，求两次入射自然光的强度之比． 解：令I 1和I 2分别为两入射光束的光强．透过起偏器后，光的强度分别为I 1 / 2 和I 2 / 2马吕斯定律，透过检偏器的光强分别为 1分 1211 cos 21αI I =', 2222cos 2 1αI I =' 2分 按题意，21I I '='，于是 222121cos 2 1cos 21ααI I = 1分 得 3/2cos /cos /221221==ααI I 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的偏振化方向相互垂直．一束光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上，已知通过三个偏振片后的光强为I 0 / 16．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． 解：设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向间的夹角为θ．透过第一个偏 振片后的光强 I 1＝I 0 / 2． 1分 透过第二个偏振片后的光强为I 2，由马吕斯定律， I 2＝(I 0 /2)cos 2θ 2分 透过第三个偏振片的光强为I 3， I 3 ＝I 2 cos 2(90°－θ ) = (I 0 / 2) cos 2θ sin 2θ = (I 0 / 8)sin 22θ 3分 由题意知 I 3＝I 2 / 16 所以 sin 22θ = 1 / 2， () 2/2sin 211-=θ＝22.5° 2分 4. 将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为o 60，一束光强为I 0 的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30°角． (1) 求透过每个偏振片后的光束强度； (2) 若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度．
电气系\计算机系\詹班 《大学物理》（光的偏振）作业5 一．选择题 1. 两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一偏振片以入射光线为轴慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为 (A) 光强单调增加； (B) 光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零 (C) 光强先增加，后又减小至零； (D) 光强先增加，后减小，再增加。 【 D 】 2．一束光强为I 0的自然光，相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后，出射 光的光强为I= I 0/8，已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P 2，要使出射光的光强为零，P 2最少要转过的角度是 （A ）30° （B ）45° （C ）60° （D ）90° [ B ] [参考解] 设P 1与 P 2的偏振化方向的夹角为α ，则 82sin 8sin cos 2020220I I I I === ααα ，所以4/πα=，若I=0 ，则需0=α或πα= 。可得。 3．一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为 （A ）1/2 （B ）1/5 （C ）1/3 （D ）2/3 【 A 】 4．自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则知折射光为 （A ）完全偏振光且折射角是30° （B ）部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角是30° （C ）部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角 （D ）部分偏振光且折射角是30°
第二十章 光的偏振自测题答案 一、 选择题： ACABB BCCDB DBCBD DDABC 二、填空题： 2I ，I/8,线偏振光，横，光轴，2212cos cos αα，圆，大于，624844.4800'=， 600，3I 0/16,3, 91.7 , 8.6，5um 三、计算题 1、自然光通过两个偏振化方向间成 60°的偏振片，透射光强为 I 1。今在 这两个偏振片之间再插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片均成 30°角，则透射光强为多少？ 解：设入射的自然光光强为0I ，则透过第1个偏振片后光强变为2I 0， 3分 透过第2个偏振片后光强变为1020I 60cos 2 I =， 3分 由此得 10 210I 860cos I 2I == 3分 上述两偏振片间插入另一偏振片，透过的光强变为 11020202I 25.2I 4 930cos 30cos 2I I === 3分 2、 自然光入射到两个互相重叠的偏振片上。如果透射光强为（1）透射光最大强度的三分之一,（2）入射光强度的三分之一，则这两个偏振片的偏振化方向间的夹角是多少？ 解：（1）设入射的自然光光强为0I ，两偏振片同向时，透过光强最大，为2 I 0。
当透射光强为2 I 31I 01?=时，有 2分 6 I cos 2I I 0201==θ 2分 两个偏振片的偏振化方向间的夹角为 44543 1arccos 01'==θ 2分 （2）由于透射光强 3 I cos 2I I 02202==θ 4分 所以有 61363 2arccos 02'==θ 2分 3、投射到起偏器的自然光强度为0I ，开始时，起偏器和检偏器的透光轴方向平行．然后使检偏器绕入射光的传播方向转过30°，45°，60°，试分别求出在上述三种情况下，透过检偏器后光的强度是0I 的几倍? 解：由马吕斯定律有 0o 2018 330cos 2I I I == 4分 0ο2024 145cos 2I I I == 4分 0ο2038160cos 2I I I == 4分 所以透过检偏器后光的强度分别是0I 的83,41,8 1倍． 4、使自然光通过两个偏振化方向夹角为60°的偏振片时，透射光强为1I ，今在这两个偏振片之间再插入一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片均成30°，问此时透射光I 与1I 之比为多少? 解：由马吕斯定律 ο20160cos 2I I =8 0I = 4分
光的偏振 1．下列关于偏振光的说法中正确的是() A．自然光就是偏振光 B．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光 C．沿着一个特定方向振动的光叫偏振光 D．单色光就是偏振光 答案：C 解析：自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光。所以选项C正确。 2．(2010·石家庄市第一中学高二检测)P是一偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示) 为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？() A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光 答案：ABD 解析：只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片。太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片。
3．在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q。在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是() A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变 B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱 C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变 D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱 答案：BD 解析：P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱。 4. 如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P 处迎着入射光方向，看不到光亮，则() A．图中a光为偏振光 B．图中b光为偏振光 C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 答案：BD 解析：自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然
光的偏振（附答案） 一． 填空题 1. 一束光垂直入射在偏振片P 上,以入射光为轴旋转偏振片,观察通过偏振片P 的光强的变化过程. 若入射光是自然光或圆偏振光, 则将看到光强不变；若入射光是线偏振光, 则将看到明暗交替变化, 有时出现全暗；若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光, 则将看到明暗交替变化, 但不出现全暗. 2. 圆偏振光通过四分之一波片后, 出射的光一般是线偏振光. 3. 要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90度角,则至少需要让这束 光通过2块理想偏振片,在此情况下,透射光强最大是原来的1/4 倍. 4. 两个偏振片叠放在一起,强度为I 0的自然光垂直入射其上,若通过两个偏振片 后的光强为I/8,则此两偏振片的偏振化方向间的夹角为（取锐角）是60度,若在两片之间再插入一片偏振片, 其偏振化方向间的夹角（取锐角）相等,则通过三个偏振片后的投射光强度为9/32 I 0. 5. 某种透明媒质对于空气的临界角（指全反射）等于450, 则光从空气射向此媒 质的布儒斯特角是54.70, 就偏振状态来说反射光为完全偏振光, 反射光矢量的振动方向垂直入射面, 透射光为部分偏振光. 6. 一束自然光从空气透射到玻璃表面上（空气折射率为1）, 当折射角为300 时, 反射光是完全偏振光, 则此玻璃的折射率等于1.732. 7. 一束钠自然黄光(λ=589.3×10-9m)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射率n 0=1.6584、n e =1.4864, 则o 、e 两光透过晶片后的光程差为 8.6 μm , o 、e 两光透过晶片后的相位差为91.7 rad. 8. 在杨氏双缝干涉实验中, 若用单色自然光照射狭缝S, 在屏幕上能看到干涉 条纹. 若在双缝S 1和 S 2后分别加一个同质同厚度的偏振片P 1、P 2, 则当P 1与P 2的偏振化方向互相平行或接近平行时, 在屏幕上仍能看到清晰的干涉条纹. 二． 计算题 9. 有一束自然光和线偏振光组成的混合光, 当它通过偏振片时改变偏振片的取 向, 发现透射光强可以变化7倍. 试求入射光中两种光的光强度各占总入射光强的比例. 解：设入射光的光强为0I , 其中线偏振光的光强为01I ,自然光的光强为02I .在该光束透过偏振片后, 其光强由马吕斯定律可知:
《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/ 2 1分 通过第2偏振片后，I２=Ｉ1ｃｏｓ２4５?=I1/ 4 ２分 通过第3偏振片后，Ｉ3=Ｉ2cｏs2４５?＝Ｉ0／8 １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)coｓ2θ ２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
光的衍射偏振习题 班级姓名学号 一、选择题 1．在夫琅和费衍射中，若缝微微上平移，则【】 (A) 衍射条纹上移(B) 衍射条纹下移(C) 衍射条纹不动(D) 衍射条纹宽度变化 2．在单缝衍射实验中，缝宽a=0.2mm，透镜焦距f=0.4m，入射光波长λ=500nm，则在屏上中央亮纹中心位置上方2mm处是亮纹还是暗纹？从这位置看去可以把波阵面分为几个半波带? 【】 (A) 亮纹, 3个半波带(B) 亮纹, 4个半波带(C) 暗纹, 3个半波带(D) 暗纹, 4个半波带 3．一束单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数(a+b)为下列哪种情况时（a为缝宽），k=3,6,9等主极大缺级？【】 (A) a+b=2a(B) a+b=3a(C) a+b=4a(D) a+b=6a 4．测量单色光的波长时，下列方法中哪一种最为准确？【】 (A) 双缝干涉(B) 牛顿环(C) 单缝(D) 光栅衍射 5．自然光从空气连续射入介质A和B，光入射角i0=60°时得到的反射光R A和R B都是完全偏振光（振动方向垂直入射面），由此可知，介质A和介质B的折射率之比为【】 1(B)3(C) 1/2 (D) 2/1 (A)3 6．一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后出射光强为I0/8。已知P1和P3的偏振化方向相互垂直。若以入射光线为轴旋转P2，要使出射光强为零，P2至少应转过的角度是【】 (A) 30°(B) 45°(C) 60°(D) 90° 二、填空题 1．惠更斯引入了的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用的思想补充了惠更斯原理，发展了惠更斯-菲涅耳原理。 2．光的干涉和衍射现象反映了光的性质，光的偏振现象说明光波是。 3．光栅衍射图像是和综合的结果 4．光学仪器的分辨本领与和有关，透镜的孔径越大，分辨本领越，光的波长越长，分辨本领越。 5．一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，反射光矢量的方向，透射光为。 三、计算题 1．波长λ=500nm的平行光，垂直地入射于一宽度为a=1.0mm的单缝上，若在缝的后面有一焦距为f=100cm的凸透镜，使光线聚焦于屏上，试问从衍射图样的中心到下列各点的距离如何？(1) 第一级极小处；(2)第一级亮条纹的极大处；(3)第三级极小处。
5.3 光的衍射和偏振 三维教学目标 1、知识与技能 （1）认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解； （2）了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。 2、过程与方法 （1）通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力； （2）通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力。 3、态度、情感、价值观 （1）通过对“泊松亮斑”的讲述，使学生认识到任何理论都必须通过实践检验，实验是检验理论是否正确的标准。 教学重点：通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性；光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加。 教学难点：正确认识光发生明显衍射的条件；培养学生动手实验能力，教育学生重视实验，重视实践 1、常见的衍射现象有那些？ 小孔衍射、小屏衍射、单缝衍射、边缘衍射。 例1：在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝)，可以看到 ( ) A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹 C.彩色的直条纹 D.彩色的弧形条纹 例2：在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( ) A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮 2、为什么平时很难见到光的衍射现象？ （发生衍射现象的条件）因为发生明显衍射现象的条件为：逢、孔、障碍物的尺度与波长接近时。由于光的波长很短，所以生活中很难看到光的衍射现象。 例1：如图4-2所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图案.其中图A是光的_____(填“平行”或“衍射”)图象，由此可判断出图A所对应的圆孔的孔径_____(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径。 3、什么是“泊松亮斑”？ 谁提出了“泊松亮斑”？提出的目的是什么？谁证实了“泊松亮斑”的存在？你从中能体会到什么？ 著名数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出：把一各不透光的小圆盘放在光束中，在小圆盘后方的光屏上，圆盘阴影中央出现一个亮斑。后人称此亮斑为泊松亮斑。泊松指望这 用心爱心专心- 1 -
第4课时光的干涉衍射和偏振 导学目标 1.掌握光的干涉现象产生的条件，特别是双缝干涉中出现明暗条纹的条件及判断方法.2.掌握光产生明显衍射的条件，以及衍射与干涉现象的区别.3.掌握光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用． 一、光的干涉 [基础导引] 1．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10－7m，如果用频率 6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹．2．描绘地势高低可以用等高线，描绘静电场可以用等势线，薄膜干涉条纹实际上是等厚线，同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的．利用光的干涉检查平整度时，观察到了干涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的走向，因而不难判断被检测平面的凹下或凸出的位置．为什么薄膜干涉条纹是等厚线？ [知识梳理] 1．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是________的相干光波．屏上某点到双缝的路程差是________________时出现亮条纹；路程差是半波长的________时出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝的距离l之间的关系为____________． 2．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)____________反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度________． 特别提醒 1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样． 2．单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹． 二、光的衍射 [基础导引] 太阳光照着一块遮光板，遮光板上有一个较大的三角形孔．太阳光透过这个孔，在光屏上形成一个三角形光斑．请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理． [知识梳理] 1．光________________________________的现象叫光的衍射． 2．发生明显衍射的条件：只有在障碍物的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象． 3．泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)． 特别提醒 1.光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同． 2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分． 三、光的偏振 [基础导引]
第五章 光的偏振 1. 试确定下面两列光波 E 1=A 0[e x cos （wt-kz ）+e y cos （wt-kz-π/2）] E 2=A 0[e x sin （wt-kz ）+e y sin （wt-kz-π/2）]的偏振态。 解 ：E 1 =A 0[e x cos(wt-kz)+e y cos(wt-kz-π/2)] =A 0[e x cos(wt-kz)+e y sin(wt-kz)] 为左旋圆偏振光 E 2 =A 0[e x sin(wt-kz)+e y sin(wt-kz-π/2)] =A 0[e x sin(wt-kz)+e y cos(wt-kz)] 为右旋圆偏振光 2. 为了比较两个被自然光照射的表面的亮度，对其中一个表面直接进行观察，另一个表面 通过两块偏振片来观察。两偏振片透振方向的夹角为60°。若观察到两表面的亮度相同，则两表面的亮度比是多少？已知光通过每一块偏振片后损失入射光能量的10%。 解∶∵亮度比 = 光强比 设直接观察的光的光强为I 0, 入射到偏振片上的光强为I ，则通过偏振片系统的光强为I'： I'=(1/2)I (1-10%)cos 2600?(1-10%) 因此： ∴ I 0/ I = 0.5×(1-10%)cos 2600?(1-10%) = 10.125%. 3. 两个尼科耳N 1和N 2的夹角为60°，在他们之间放置另一个尼科耳N 3，让平行的自然光通过这个系统。假设各尼科耳对非常光均无吸收，试问N 3和N 1 的偏振方向的夹角为何值时，通过系统的光强最大？设入射光强为I 0，求此时所能通过的最大光强。 解：设：P 3与P 1夹角为α，P 2与P 1的夹角为 θ = 600 I 1 = 21 I 0 I 3 = I 1cos 2α = 02I cos 2α I 2 = I 3cos 2(θ-α) = 0 2I cos 2αcos 2(θ-α) 要求通过系统光强最大，即求I 2的极大值 I 2 = I 2cos 2αcos 2(θ-α) = 0 2I cos 2α[1-sin 2(θ-α)] = 08 I [cosθ+ cos （2α-θ）] 2 由 cos （2α-θ）= 1推出2α-θ = 0即α = θ/2 = 30° ∴I 2max = 21 I 0 cos 2αcos 2(θ-α) = 21 I 0 cos 230° cos 230° = 9 32 I 0 4. 在两个理想的偏振片之间有一个偏振片以匀角速度ω绕光的传播方向旋转（见题 5.4图），若入射的自然光强为I 0，试证明透射光强为 N 1 题5.3图
光的干涉光的衍射和偏振激光 一．选择题： 1．下列哪些现象属于波的特有现象（） A．波的折射 B．波的干涉 C．波的衍射 D．多普勒效应 2．下列哪些波能发生偏振现象（） A．声波 B．电磁波 C．光波 D．弹簧波波 3．能产生干涉现象的两束光是（） A．频率相同、振幅相同的两束光 B．频率相同、相位差恒定的两束光 C．两只完全相同的灯光发出的光 D．同一光源的两个发光部分发出的光 4．下列衍射现象的结果哪些是正确的（） A．用白光做衍射实验时，得到的亮纹是彩色的 B．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清 C．用圆屏作障碍物，影的中心全是暗斑 D．窄缝衍射图样的中心条纹最亮最宽 5．某些特定环境下照像时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景象清晰，关于其原理，下列说法中正确的是（） A．增强透射光的强度 B．减弱所拍摄景物周围反射光的强度 C．减弱透射光的强度 D．增强所拍摄景物周围反射光的强度 6．关于激光的应用问题，以下说法正确的是（） A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息 B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光的相干性特点来进行的 C．医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 7．用黄光照射一不透明的圆板时，在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑，若用红色光、绿色光和紫色光照射圆板，能够观察到光斑的是（） A．只有红色光 B．只有紫色光 C．只有红色光和紫色光 D．三种色光都能 8．如图1所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说 法中正确的是（） A．人从右侧向左看，可看到彩色条纹 B．人从左侧向右看，可看到彩色条纹 图1
光栅衍射和偏振光
12.7 衍射光栅和光栅光谱 一.光栅( grating ) 1. 光栅：由大量等宽、等间距的平行狭缝 (或反射面)构成的光学元件。 广义讲，任何具有空间周期性的衍射屏 都可叫作光栅。 2.光栅分类：透射光栅 反射光栅 我们只讨论透射光栅。 3.光栅常量(grating constant) a ：相邻两刻痕边缘间距（透光宽度） b ：刻痕宽度（不透光宽度） 光栅常量 d = a + b （相邻两狭缝中心之间距） 是光栅的重要参数。 反射光栅 d d 透射光栅 光栅 (a) (b)
·实用光栅：刻痕数 几十条/mm ~ 几千条/mm ·用电子束刻制刻痕数可达几万条/mm ?d ~ 数万?。 ·光栅是现代科技中常用的重要光学元件。 二.实验装置 1.光栅衍射装置 衍射角：θ o P f 缝平面透镜L λ θ d sinθ d θ
光栅常量：d，缝数为N，单色光垂直入射 2.光栅衍射(多缝衍射) （1）每条缝发的光都是单缝衍射光。 各条缝的衍射光在屏上的光强分布位置相同。 （2）多缝衍射是N束单缝衍射光的干涉。或N个单缝衍射图样的相干叠加 （3）光栅衍射是单缝衍射和多光束干涉的综合 三.条纹特点 1.主极大 （1）明纹条件： 光栅方程 d sinθ = ±kλ (k = 0,1,2,…) ·是主极大的必要条件，不是充分条件 (还有缺级问题，见后)。 （2）位置： x=f（tgθ）=f（sinθ）=±f(kλ/d) (k = 0,1,2,…)
和缝数N 无关 （3）亮度：各条缝的光在主极大处引起的分振动同相。 主极大处的合振幅是同一方向(同 θ 角)单缝衍射光振幅A 单 的 N 倍。 主极大处的亮度是同一方向(同 θ 角)单缝衍射光强I 单 的N 2 倍。 （4）主极大的最高级次： 1sin 2 0
13-11 一单色平行光垂直照射一单缝，若其第三级明条纹位置正好与6000ο A 的单色平行光的第二级明条纹 位置重合，求前一种单色光的波长． 解：单缝衍射的明纹公式为： sin (21) 2a k λ ?=+ 设x λλ=时，3=k ，由已知：当6000=λo A 时，2=k ，二者重合时?角相同，所以有 )132(2 6000 ) 122(sin +?=+?=?a 2x λ 解得 428660007 5 =?=x λ(o A )=428.6 ( nm) 13-12 单缝宽0.10mm ，透镜焦距为50cm ，用5000=λo A 的绿光垂直照射单缝．求： (1) 位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹的宽度和半角宽度各为多少? (2) 若把此装置浸入水中(n =1.33)，中央明条纹的半角宽度又为多少? 解：单缝衍射暗纹公式为：sin na k ?λ=，k =1时，有1sin na λ ?= 单缝衍射中央明纹的半角宽度为一级暗纹的角宽度，故1 01sin ()na na λ λ ??-==≈ 单缝衍射中央明纹的宽度为：11122tan 2sin 2x x f f f na λ ???==≈=暗， (1) 空气中，1=n ，所以有：33 10 100.510 10.01050005.02---?=????=?x (m ) 10101 3 033 500010500010sin 5.0100.10100.1010?------??=≈=??? (rad ) (2) 浸入水中，33.1=n ，所以有：3 3 101076.310 10.033.110500050.02---?≈?????=?x (m ) 10101 3 033 500010500010sin 3.76101.330.110 1.330.110 ?------??=≈≈????? (rad ) 13-15 波长为5000o A 的平行单色光垂直照射到每毫米有200条刻痕的光栅上，光栅后的透镜焦距为60cm ．求： (1) 屏幕上中央明条纹与第一级明条纹的间距； (2) 当光线与光栅法线成 30°斜入射时，中央明条纹的位移为多少? 解：由已知，光栅常数为： 31mm 5.010200 a b -+= =?mm =6100.5-?m (1) 由光栅衍射明纹公式：λ?k b a =+sin )(，对中央明纹0k =， 00sin 0,0x ?=∴=， 对第一级明条纹1=k , 有：1016500010sin 0.15.010a b λ ?--?===+?，又11 tan x f ?=，所以
第四章 光的偏振（2） 一．选择题：（共30分） 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 [ ] （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 ） 干涉条纹的间距不窄，但明纹的亮度减弱。 （D ） 无干涉条纹。 2．光强为I 0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α =600，设偏振片没有 吸收，则出射光强I 与入射光强I 0之比为 [ ] （A ）1/4 （B ） 3/4 （C ）1/8 （D ）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I 0 的自然光垂直入在偏振片上，则出射光强为 [ ] (A) I 0/8 (B) 3I 0 /8 (C) I 0 /4 (D) 3 I 0/4 4．光强为I 0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) I 0/4 (B) √3 I 0/4 (C) √3 I 0/2 (D) I 0/8 (E) 3I 0 /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（如图），设入 射角等于布儒斯特角i 0 ，则在界面2的反射光 [ ] (A) 是自然光 (B) 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直入射面 (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（负晶体）制成的四分之一波片（对投射光的 频率）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 (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 8 (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 (D) 和原来旋转方向相反的圆偏振光 9（对投射光的频率）上，如图所示 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 (B) 逆时针方向旋转的椭圆偏振光
第十四章 光的偏振和晶体光学 1. 一束自然光以30度角入射到玻璃-空气界面，玻璃的折射率 1.54n =，试计算（1）反射 光的偏振度；（2）玻璃-空气界面的布儒斯特角；（3）以布儒斯特角入射时透射光的偏振度。 解：光由玻璃到空气，354.50sin 1sin ,30,1,54.11212121=??? ? ??-====θθθn n n n o ①()()()() 06305.0tan 1tan ,3528.0sin 1sin 212212-=+-==+-- =θθθθθθθθp s r r 002 22 2 min max min max 8.93=+-=+-=p s p s r r r r I I I I P ②o B n n 3354.11tan tan 1121 =?? ? ??==--θ ③()() 4067.0sin 1sin ,0,57902120 21=+-- ===-==θθθθθθθθs p B B r r 时， 02 98364 .018364.011 ,8364.01=+-===-=P T r T p s s 注：若2 21 122,,cos cos p p s s t T t T n n ηηθθη=== )(cos ,212 2 22 2 0min 0max θθ-=+-= ==p s s p s p s p T T t t t t P I T I I T I 或故 2. 自然光以布儒斯特角入射到由10片玻璃片叠成的玻片堆上，试计算透射光的偏振度。 解：每片玻璃两次反射，故10片玻璃透射率( ) 20 22010.83640.028s s T r =-== 而1p T =，令m m I I in ax τ=，则m m m m I I 110.02689 0.94761I I 10.02689ax in ax in p ττ---= ===+++
第十九章 光的偏振 一 选择题 1. 把两块偏振片一起紧密地放置在一盏灯前，使得后面没有光通过。当把一块偏振 片旋转180?时会发生何种现象：（ ） A. 光强先增加，然后减小到零 B. 光强始终为零 C. 光强先增加后减小，然后又再增加 D. 光强增加，然后减小到不为零的极小值 解：)2 π(cos 20+=αI I ,α从0增大到2π的过程中I 变大；从2π增大到π的过程中I 减小到零。 故本题答案为A 。 2. 强度为I 0的自然光通过两个偏振化方向互相垂直的偏振片后，出射光强度为零。 若在这两个偏振片之间再放入另一个偏振片，且其偏振化方向与第一偏振片的偏振化方向夹角为30?，则出射光强度为：（ ） A. 0 B. 3I 0 / 8 C. 3I 0 / 16 D. 3I 0 / 32 解：0000202032 341432)3090(cos 30cos 2I I I I =??=-= 。 故本题答案为D 。 3. 振幅为A 的线偏振光，垂直入射到一理想偏振片上。若偏振片的偏振化方向与入 射偏振光的振动方向夹角为60?，则透过偏振片的振幅为：（ ） A. A / 2 B. 2 / 3A C. A / 4 D. 3A / 4 解：0222'60cos A A =，2/'A A =。 故本题答案为A 。 4. 自然光以60?的入射角照射到某透明介质表面时，反射光为线偏振光。则（ ） A 折射光为线偏振光，折射角为30? B 折射光为部分偏振光，折射角为30? C 折射光为线偏振光，折射角不能确定 D 折射光为部分偏振光，折射角不能确定 解：本题答案为B 。 5. 如题图所示，一束光垂直投射于一双折射晶体上，晶体的光轴如图所示。下列哪种叙述是正确的？ （ ） A o 光和e 光将不分开 e o 选择题5图
光的衍射（附答案） 一．填空题 1.波长λ = 500 nm（1 nm = 10?9 m）的单色光垂直照射到宽度a = 0.25 mm 的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹．今测得屏幕上中央明条纹之间的距离为d = 12 mm，则凸透镜的焦距f为3 m． 2.在单缝夫琅禾费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小，若钠黄光（λ1 ≈ 589 nm）中央明纹宽度为 4.0 mm，则λ2 ≈ 442 nm（1 nm = 10?9 m）的蓝紫色光的中央明纹宽度为3.0 mm． 3.平行单色光垂直入射在缝宽为a = 0.15 mm的单缝上，缝后有焦距为f = 400 mm的凸透镜，在其焦平面上放置观察屏幕．现测得屏幕上中央明纹两侧的两个第三级暗纹之间的距离为8 mm，则入射光的波长为500 nm（或5×10?4mm）． 4.当一衍射光栅的不透光部分的宽度b与透光缝宽度a满足关系b = 3a 时， 衍射光谱中第±4, ±8, …级谱线缺级． 5.一毫米有500条刻痕的平面透射光栅，用平行钠光束与光栅平面法线成30° 角入射，在屏幕上最多能看到第5级光谱． 6.用波长为λ的单色平行红光垂直照射在光栅常数d = 2 μm（1 μm = 10?6 m） 的光栅上，用焦距f = 0.500 m的透镜将光聚在屏上，测得第一级谱线与透镜主焦点的距离l = 0.1667 m，则可知该入射的红光波长λ=632.6或
633nm． 7.一会聚透镜，直径为3 cm，焦距为20 cm．照射光波长550nm．为了可以分 辨，两个远处的点状物体对透镜中心的角必须不小于 2.24×10?5rad．这时在透镜焦平面上两个衍射图样中心间的距离不小于4.47μm． 8.钠黄光双线的两个波长分别是589.00 nm和589.59 nm（1 nm = 10?9 m），若 平面衍射光栅能够在第二级光谱中分辨这两条谱线，光栅的缝数至少是500． 9.用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上，波长为λ1 = 440 nm的第3级光 谱线将与波长为λ2 =660 nm的第2级光谱线重叠（1 nm = 10?9 m）． 10.X射线入射到晶格常数为d的晶体中，可能发生布拉格衍射的最大波长为 2d． 二．计算题 11.在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两种波长λ1和λ2，垂直入射于 单缝上．假如λ1的第一级衍射极小与λ2的第二级衍射极小相重合，试问： (1) 这两种波长之间有何关系？(2) 在这两种波长的光所形成的衍射图样 中，是否还有其它极小相重合？ 解：(1) 由单缝衍射暗纹公式得 a sinθ 1= 1 λ 1 a sinθ 2 = 2 λ 2 由题意可知θ 1 = θ 2 , sinθ 1 = sinθ 2 代入上式可得λ1 = 2 λ2 (2) a sinθ 1= k 1 λ 1 =2 k 1 λ 2 (k 1 =1, 2, …) sinθ 1= 2 k 1 λ 2 / a
光的衍射和偏振习题 班级 姓名 学号 成绩 一、选择题 1、根据惠更斯-菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S ，则S 的前方某点P 的光强决定于波阵面上所有面元发出的子波各自传到P 点的【 】 （A ）振动振幅之和 （B ）光强之和 （C ）相干叠加 （D ）振动振幅之和的平方 2、在单缝衍射实验中，缝宽2.0=a mm ，透镜焦距m 4.0=f ，入射光波长nm 500=λ，则在屏上中央亮纹中心位置上方2mm 处是亮纹还是暗纹？从这位置看去可以把波阵面分为几个半波带? 【 】 （A ）暗纹，4个半波带 （B ）亮纹，3个半波带 （C ）暗纹，3个半波带 （D ）亮纹，4个半波带 3、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽（还可以衍射），其他条件不变，则中央明条纹【 】 (A) 宽度不变，且中心强度也不变 (B) 宽度变小 (C) 宽度变大 (D) 宽度不变，但中心强度增大 4、某元素的特征光谱中含有波长分别为λ1＝450 nm 和λ2＝750 nm (1 nm ＝10- 9 m)的光谱线．在 光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处λ2的谱线的级数将是【 】 (A) 2，3，4，5 ．．． (B) 3，6，9，12．．．(C) 2，5，8，11．．． (D) 2，4，6，8 ．．． 5、一束单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数)(b a +为下列哪种情况时（a 为缝宽）， 9,6,3=k 等主极大缺级？【 】 （A ）a b a 4=+ （B ）a b a 6=+ （C ）a b a 2=+ （D ）a b a 3=+ 6、自然光从空气连续射入介质A 和B ，光入射角 600=i 时得到的反射光A R 和B R 都是完全偏振光（振动方向垂直入射面），由此可知，介质A 和介质B 的折射率之比为【 】 （A ）21 （B ）31 （C ）12 （D ）3 7、一束光强为0I 的自然光，相继通过三个偏振片1P 、2P 、3P 后出射光强为80I 。 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 ，要使出射光强为零，2P 至少应转过的角度 是【 】 （A ）30° （B ）45° （C ）60° （D ）90° 8、自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是【 】 (A) 垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光 (B) 在入射面内振动的完全线偏振 (C) 平行于入射面的振动占优势的部分偏振光 (D) 垂直于入射面振动的完全线偏振光 二、填空题 1、惠更斯引入了 的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用 的思想补充了惠更斯原理，发展了惠更斯-菲涅耳原理。 2、光的干涉和衍射现象反映了光的 性质，光的偏振现象说明光波是 。 3、用波长λ=632.8nm(1nm=10-9m) 的平行光垂直入射在单缝上，缝后用焦距f=40cm 的凸透镜把衍射光会聚于焦平面上．测得中央明条纹的宽度为 3.4mm ，单缝的宽度为 。 4、一束平行单色光垂直入射在一光栅上，若光栅的透明缝宽度a 与不透明部分宽度b 相等，则可能看到的衍射光谱的级次为 。 5、一束光垂直入射在偏振片P 上，以入射光线为轴转动P ，观察通过P 的光强的变化过程。若入射光是 光，则将看到光强不变；若入射光是 光，则将看到明暗交替变化，有时出现全暗；若入射光是 光，则将看到明暗交替变化，但不出现全暗。 6、在单缝衍射中，若单缝两端A 、B 发出的单色平行光到空间某点P 的光程差为 23sin λ?=a ，则A 、B 间可分为 个半波带，P 点处为 条纹。若光程差为λ2，则A 、 B 间可分为 个半波带，P 点处为 条纹。单缝衍射时中央明条纹的角宽度应为 。 ７、今有电气石偏振片，它完全吸收平行于长链方向振动的光，但对垂直于长链方向振动的光吸收%20。当光强为0I 的自然光通过该偏振片后，出射光强为 ，再通过一电气石偏振片（作为检偏器）后，光强的范围在 8、如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭缝S ，在屏幕上能看到干涉条纹．若在双缝S 1和S 2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P 1、P 2，则当P 1与P 2的偏振化方向相互______________时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹． 三、计算题 1、波长500=λnm 的平行光，垂直地入射于一宽度为0.1=b mm 的单缝上，若在缝的后面有一焦距为100=f cm 的凸透镜，使光线聚焦于屏上，试问从衍射图样的中心到下列各点的距离如何？（1）第一级极小处（2）第一级亮条纹的极大处（3）第三级极小处。 P 2 P 1