大学物理下册波动光学习题解答 下载本文

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?=m4mNaCl ?Vd3这里,NaCl分子的质量由下式给出:

mNaCl=M N所以晶胞的棱边长有下面两式联立得

4M1d?()3

N?那么相邻两离子的平均距离d0为

d0=dM58.5?3?3?0.2819nm 22N?2?6.02?1023?2.17(2)根据布拉格方程:

2d0sin?0?j?

在j=2时,有?=2d0sin?0?2.819sin10?0.0049nm 21-29 四个理想偏振片堆叠起来,每片的通光轴相对前一个都是顺时针旋转300。非偏振光入射,穿过偏振片堆后,光强变为多少? 解:设入射光的光强度为I0,出射光的强度为I,则有:

I?I0cos2300cos2300?9I0 161-20 将透振方向相互平行的两块偏振片M和N共轴平行放置,并在它们之间平

行地插入另一偏振片B,B与M透振方向夹角为?。若用强度为I0的单色自然光垂直入射到偏振片M上,并假设不计偏振片对光能量的吸收,试问透过检偏器N出射光强度如何随?而变化。

解:入射光为自然光,经偏振片M后,出射偏振光光强为0.5I0,再经过B,N后

出射光强为

11I?(I0)cos2?cos2??I0cos4?

221-21 布儒斯特定律提供了一个测定不透明介电体折射率的方法。测得某一介电体的布儒斯特角为57,试求该介电体的折射率。

0.

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解:根据布儒斯特定律: taniB?n2 n1可以得出介电体的折射率为n2=taniBn1=tan570?0.4847

1-22 线偏振光垂直入射到一块表面平行于光轴的双折射波片,光的振动面和波片光轴成250 角,问波片中的寻常光和非常光透射出来后的相对强度如何? 解:将入射的线偏振光分别向x,y方向投影

I0Isin2250得??tan2250=0.0178 20IeIcos251-23 一线偏振光垂直入射到一方解石晶体上,它的振动面和主截面成300角,两

束折射光通过在方解石后面的一个尼科耳棱镜,其主截面与人射光的振动方向成500角。计算两束透射光的相对强度。

解:(1)当入射光振动面与尼科耳棱镜主截面分居晶体主截面两侧时

Ie1?I1cos2300?3I1 41I02?I1cos2600?I1

4I2e?Ie1cos2(300?500)?Ie1sin2100 I2o?Io1cos2(900?300?500)?I01cos2100

3I1sin2100I2eIe1sin10204???3tan10?0.093 201I20I01cos10I1cos2100420(2) 入射光振动面与尼科耳棱镜主截面分居晶体主截面两侧时

Ie1?I1cos2300?3I1 41I02?I1cos2600?I1

4I2e?Ie1cos2(500?300)?Ie1sin2700?3I1sin2700 41I2o?Io1cos2(2?500?300)?I02cos2700=I1cos2700

4.

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3I1cos2700I2e4??3tan2700=22.645 I201Icos270014I20cos2700??0.044 I2e3sin27001-24 线偏振光垂直入射到一个表面和光轴平行的波片,透射出来后,原来在波

片中的寻常光及非常光产生了大小为?的相位差,问波片的厚度为多少?已知no=1.5442, ne=1.553,?=500nm;问这块波片应怎样放置才能使透射出来的光是线偏振光,而且它的振动面和入射光的振动面成90°角? 解:(1)d(no?ne)?d=2???(2k?1)?

(2k?1)?=(2k+1)?2.75?10?3cm

(no?ne)4(2)由(1)可知该波片为1/2波片,要透过1/2波片的线偏振光的振动面和入

射光的振动面垂直即为:2?=900??=450

1-25 自然光投射到互相重叠的两个偏振片上,如果透射光的强度为

(1)透射光束最大强度的l/3,(2)入射光束强度的1/3,

则这两个偏振片的透振方向之间夹角是多大?假定偏振片是理想的,它把自然光的强度严格减少一半。

解:自然光通过两个偏振片,透射光强为:

I0cos2? 透射最大光强为I02 2I1(1)由题意得:I=0

23I= ??=arccos(2) 由

1?54044' 3I0‘I0cos2?=可知: 232?35016' 3‘=arccos ?1-26 将一偏振片沿45o角插入一对正交偏振器之间,自然光经过它们强度减为原来的百分之几?

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解:设偏振片P1,P2正交,则最终通过P2的光强为I2=0(消光)。

若在P1,P2之间插入另一块偏振片P,P与P1夹角为?,则最终通过P2的光强

1为I'2=Isin2??I1cos2?sin2??I0sin22?

8I'21 当?=45 时,==12.5%

I080P1和P2的偏振化方1-27 使一光强为I0的平面偏振光先后通过两个偏振片P1和P2,

向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别为?和90o,则通过这两个偏振片后的光强I是多少?

解:由马吕斯定律,偏振片通过第一个偏振片后,光强为

I1?I0cos2?。

再通过第二个偏振片后, 光强为:

I?I1cos2(90???)?I0cos2?cos2(90??)?I0cos2?sin2??1I0sin2(2?) 41-28 在下列五个图中,n1、n2为两种介质的折射率,图中入射角i0?arctan(n2n1),

i?i0 ,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。

解:

in1n2in1n2i0n1n2i0n1n2i0n1n2 1-29 三个偏振片P1、P2、P3按此顺序叠在一起,P1、P3的偏振化方向保持相互垂直,P1、P2的偏振化方向的夹角为?,P2可以入射光线的方向为轴转动,现将光强为的单色自然光垂直入射在偏振片上,I0不考虑偏振片对可透射分量的反射

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