1、怎樣利用波片將一個圓偏振光變成線偏振光？

1、1、怎樣利用波片將一個圓偏振光變成線偏振光？答 使圓偏振光通過一塊1/4波片,就能變成振動面與波片光軸成450角的線偏振光.圓偏振光可以分解成振動面沿波片光軸方向和垂直于光軸方向的兩互相垂直的線偏振光,在波片的前外表,二者有土 p/2相位差,過1/4波片后,又有了土 p/2的相位延遲量,所以,這兩 互相垂直的線偏振光過波片后相位差非零即p,合成光仍為線偏振光.2、用怎樣的舉措獲得圓偏振光？答 讓自然光通過起偏鏡,得到振動方向平行于起偏鏡透振方向的線偏振光.再讓線偏振光通過一塊/4波片,波片晶軸z與線偏振光振動方向成 450角,自1/4波片出射的就是圓偏 振光.選取1/4波片使分解的.光和e光有

2、土 p/2的相位差,光軸z與入射線偏振光振動方 向450的夾角,可使分解的 .光和e光有相等振幅.3、有四束光,它們的偏振態(tài)分別是：線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光和自然光,怎樣鑒 別它們？答：用一塊檢偏振器分別對四束光迎光旋轉(zhuǎn)檢驗,當(dāng)檢偏振器旋轉(zhuǎn)一周, 發(fā)現(xiàn)出射光強兩個方位最大,兩個方位為零時,該光就是線偏振光；出射光強兩個方位最大, 兩個方位變小時, 該光即是橢圓偏振光；當(dāng)出射光強不變時為圓偏振光和自然光.然后再區(qū)別圓偏振光和自然光.將這兩束光分別通過1/4波片.通過1/4波片后,自然光還是自然光,用旋轉(zhuǎn)的檢偏振 器檢驗,仍然光強不變；而圓偏振光通過1/4波片后變?yōu)榫€偏振光,用檢偏振器檢驗,

3、出現(xiàn)兩次最大,兩次零光強.4、實驗室中有三塊偏振器件,偏振片、入/2波片和入/4波片,其中入/2波片和入/4波 片外形完全相同,但未標(biāo)明記號.現(xiàn)在有一盞與之相應(yīng)的鈉光燈 ,試問用什么方法和怎樣的 步驟能將它們識別出來,并標(biāo)明它們的特征方向即透振或晶軸方向.答：用實驗室中的光滑桌面或玻璃板面反射鈉光,透過三塊未知的偏振器件觀看反射的 鈉光,在此過程中,一邊旋轉(zhuǎn)偏振器件, 一邊改變反射光方向,三塊偏振器件中必有一塊出 現(xiàn)"兩明兩零"的現(xiàn)象,它就是偏振片.此時,鈉光的入射角就是布儒斯特角,反射光是振動面垂直于入射面的線偏振光.另兩塊是波片,無論怎樣旋轉(zhuǎn)它,無論怎樣改變反射光線的方

4、向,光強都不發(fā)生變化.現(xiàn)在有了一塊偏振片,還有振動方向的線偏振光.將兩塊波片分別迎著線偏振光旋轉(zhuǎn), 用偏振片檢驗出射光強的變化.如果不管在什么方位, 總是出現(xiàn)"兩明兩零"的現(xiàn)象, 這塊波片一定是1/ 2波片,由于線偏振光經(jīng)過1/ 2波片后仍然是線偏振光.而線偏振光通過1/4波片,僅在線偏振光的振動方向平行或垂直1/4波片晶軸的情況下,才會出射線偏振光.在線偏振光振動方向與晶軸成 450角時,出射圓偏振光,一般情況下出射橢圓偏振光.5、一束自然光通過偏振片后再通過入/4波片射到反射鏡上,欲使反射光不能透過偏振片,波片的快慢軸與偏振片的透振方向應(yīng)該成多大角度？為什么？答：如下圖

5、,欲使反射回來的光不能通過P片,光的偏振態(tài)必需是線偏振光,且振動面垂直于P片的透振方向.將偏振片的透振方向與波片 C的快慢軸成 450角放置,自然光過偏振片后,所成的線 偏振光振動面與波片快軸也成450角.因此,線偏振光過入/4波片后成為圓偏振光.假設(shè)所成的圓偏振光是右旋的如圖b,那么波片快軸沿豎直方向,光過波片后,豎直方向的振動超前水平方向振動 p/2 .右旋圓經(jīng)反射鏡反射后將變?yōu)樽笮龍A,迎著反射光看,豎直方向振動落后水平方向振動 p/2 .左旋圓偏振經(jīng)過波片后,水平振動與豎直振動同相位,合成的線偏 振光與入射光振動方向垂直,因此不能再次通過偏振片了.假設(shè)波片快軸沿水平方向,也有同樣結(jié)果.6

6、、為了確定一束圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向,可將入/4波片置于檢偏鏡之前,再將兩個偏振器件旋轉(zhuǎn)到消光位置.這時發(fā)現(xiàn)入/4波片的快軸的方位是這樣的：它須沿著逆時針方向轉(zhuǎn)45度才能與檢偏器的透光方向重合.問該偏振光是右旋的還是左旋的？ 答：圓偏振光經(jīng)過1/4波片后變?yōu)榫€偏振光問圖a:只有線偏振光振動方向與檢偏鏡透振方向垂直時才會有消光現(xiàn)象.又因快軸逆時針旋轉(zhuǎn) 450與檢偏鏡透振方向重合,所以線偏振光振動方向、檢偏鏡透振方向及快軸方向應(yīng)如問做題6.6解圖b所示.以波片快軸為為 y軸,慢軸為x軸,那么線偏振光是由同相位的.光和e光合成.光在波片中傳播時,快軸方向的振動相位增加了p/2 ,那么,光在波片前外表時,

7、慢軸方向的振動要比快軸方向的振動相位超前p/2 .因此,在波片前面,光的偏振態(tài)應(yīng)是左旋圓.7、在紫外光光譜儀中,選擇透紫外光的石英晶體作棱鏡材料.石英晶體按圖a方式切成棱鏡,為的是使光在棱鏡里沿著晶軸進行.但是這樣譜線還是發(fā)生小分叉.這個分叉可用考紐棱鏡來消除,考紐棱鏡是由兩個半塊右旋和左旋石英構(gòu)成見圖b.試解釋這個現(xiàn)象及考紐棱鏡的作用.答：當(dāng)紫外光進入圖a所示的棱鏡中時,由于旋光性,分解出的左旋圓和右旋圓折射率 不同,會發(fā)生雙折射,因而光線會分叉.如果用圖b的考紐棱鏡,左半局部的右旋石英所生的雙折射,會被右半局部左旋石英所抵消如下列圖示8、試舉一透射光強大于入射光強的具體例子？答：當(dāng)內(nèi)反射時

8、,折射光束橫截面比入射光束橫截面小,因此在透射光能流小于入射光流時,可能有透射光光強大于入射光光強的情況.例如均士 L5 用口 - 1.0, % 三 30°, 3i -4S.60代入菲涅耳公式,得上】.兌5 4 C.光強透射比大于19、在平靜水面湖邊洗臉時,我們很難看到自己對水面的反射像.但是站在平靜水面的湖邊看湖對岸的山、樹以及建筑物的水中倒影卻十清楚亮,試解釋之答：由于在湖邊洗臉時,觀察的是垂直入射、外反射的光,在空氣與水界面上,由菲耳公式 可知,這種情況下反射光能量很小,因此看不到自己的像.而觀察湖對岸的山、樹以及建筑物,是觀察外反射、 掠入射的光,此時光能量幾乎全部反射到人眼

9、中來,看到的景物清楚明 亮.10、如何測量一塊形狀不規(guī)那么的,外外表毛糙的固體光學(xué)介質(zhì)對于某種準(zhǔn)單色可見光的折射率？答：將待測光學(xué)介質(zhì)放入某種折射率可調(diào)的液體中,用單色光光源照明.假設(shè)光學(xué)介質(zhì)的折射率與透明液體的折率相同, 那么界面沒有光能量反射,因此我們無法看到介質(zhì)的存在.設(shè)法調(diào)透明液體的折射率,直至界面消失為止,用Abbe折射儀測得液體的折射率,即為固體光學(xué)介質(zhì)的折射率.假設(shè)用白光照射會看到什么情景呢？首先要說明的是世界上不存在對可見光有相同色散曲線即折射率n隨波長l變化的曲線的不同介質(zhì),所以固體和液體對某一波長可以有相同的折射率,但對其他波長卻不可能再有相同的折射率.這樣對白光中的其他波

10、長能流就會有些反射,使人們見到與某一波長互補顏色的固體塊.11、光束由空氣射向玻璃,什么情況下光能全部透射？什么情況下光能全部反射？答：當(dāng)入射光束是線偏振光,振動面與入射面平行,并且以布儒斯特角入射時,光能全部透過；當(dāng)入射光以接近 900的角入射,即掠入射時,光能量全部反射12、在實驗室里,偏振片的透振方向常常沒有標(biāo)出,用什么簡單方法可以將它鑒別出來？答：在實驗室中,選擇一光亮的桌子面或玻璃板,拿來偏振片放在眼前,迎著入射光觀看桌子外表的反射光,并不斷地改變反射角,同時不停地旋轉(zhuǎn)偏振片,直至看到"兩明兩零"即旋轉(zhuǎn)偏振片一周,看到兩次最大光強,兩次零光強的現(xiàn)象為止.此時,偏振

11、片的透振方向恰于入射面垂直,此時光線的入射角恰為布儒斯特角13、入射的線偏光通過外反射入能否變?yōu)闄E圓偏振光？通過內(nèi)反射能不能？通過全反射能不 能？答：入射的線偏振光通過外反射及小于臨界角內(nèi)反射時,相移非零即p,故反射光不會是橢圓偏振光.但通過全內(nèi)反射那么可以成為橢圓偏振光14、入射的橢圓偏振光通過外反射能否變?yōu)榫€偏振光？通過內(nèi)反射能不能？通過全反射能不 能？答：以布儒斯特角入射的橢圓偏振光外反射和內(nèi)反射都可以得到振動面垂直于入射面的線偏振光.在大于臨界角入射的全反射情況下,假設(shè)3f值恰能將入射橢圓偏振光已有的d補償為零或p,那么反射的是線偏振光 .15、入射的線偏振光通過單次全內(nèi)反射后能否成為

12、圓偏振光？答：不能.由于要成為圓偏振光應(yīng)有兩個條件,一是分解的s分量和p分量振幅相等,這容易作到.第二個條件是分解的 s分量和p分量應(yīng)有p/2的相位差,這在單次全內(nèi)反射的情況 下,不能實現(xiàn) .16、虛波矢的物理意義是什么？振幅反射比為復(fù)數(shù)代表什么物理意義？答：虛透射波矢說明光疏介質(zhì)中有倏逝波存在.r為復(fù)數(shù)說明反射光振動與入射光振動不是同時到達最大值 .17、光強反射率 R=Rs + Rp /2 公式對于怎樣偏振態(tài)的入射光才能成立.答：當(dāng)入射光的s分量和p分量相等時,例如自然光,圓偏振光,總的光強反射率才有R -:號對+號,項=& ,418、一束右旋圓偏振光由空氣中垂直入射到玻璃上,試分

13、析反射光的偏振態(tài).答：如圖a建立坐標(biāo)系.由于觀察者對于入射光是順著光傳播方向"看",所以入射右旋 圓偏振光在所建立的 xy平面內(nèi)圖b,電矢量的端點是隨時間左旋的.光振動方程可以 表示為斗=< sin 0+ f口 、2< 務(wù) = X sin .根據(jù)菲涅耳公式,光在空氣玻璃界面上反射時應(yīng)分解為 s分量和p分量,在此題中就是振動 面沿x方向和y方向的線偏振光.這兩個方向的振動在垂直入射外反射情況下, 入射光相對 于反射光有p的相位變化,且兩線偏振光振幅等比例地減小,因此反射光光振動方程為時 二人8m3£+十 m,2這顯然是一左旋圓偏振光的方程.反射光仍然是圓

14、偏振光,不過右旋變?yōu)樽笮龍Dc,同時能量變小.因此,對于觀察者來說,一個電矢量向左旋轉(zhuǎn)入射于玻璃外表的圓偏振光,反 射光電矢量仍然向左旋轉(zhuǎn)著反射回來.就是說,右旋圓偏振光垂直入射到玻璃上時,反射光為左旋圓偏振光.19、何區(qū)分一束光的偏振狀態(tài)？以光傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片,并觀察其后的光強答：第一步：讓待測光垂直通過偏振片 變化.第二步：區(qū)分自然光和圓偏振光. 在偏振片前面加一塊四分之一波片. 圓偏振光通過四分之 一波片后成為線偏振光； 自然光通過四分之一波片后仍然是自然光. 因此再用偏振片就檢驗 出來了.第三步：區(qū)分局部線偏振光和橢圓偏振光.先用偏振片確定局部偏振光中偏振光的振動方向或橢圓偏振光長

15、軸方向 出射光最強時偏振片的偏振化方向,在偏振片前加四分之一波片.波片的光軸方向沿著橢圓長軸方向,那么橢圓偏振光通過波片后成為線偏振光；波片的軸與線偏振光光矢量一致時,對光的偏振狀態(tài)無影響,所以,局部偏振光通過四分之一波片后是部 分偏振光.再用偏振片可以區(qū)別兩者.20、方解石做成渥拉斯頓棱鏡,自然光入射如圖.有人說：“在前半塊棱鏡中沒有.光、e光,在后半塊棱鏡才分出往上偏折的一束為 e光,往下偏折的一束為 .光. 所以也可以說垂直紙面振動的光線 1是e光,在紙面內(nèi)振動的光學(xué) 2是.光."你如何評價 這種說法？光軸答：這段說法有兩處錯誤：（1） 在前半塊棱鏡中,光垂直于光軸傳播, 是有

16、雙折射的只有沿光軸傳播才無雙折射只不過傳.光、e光的播方向一致,但是速度不同,折射率也不同.垂直紙面主平面一一振動的.光速度較慢方解石是負(fù)晶體,平行紙面一一主平面一一振動的 e光速度較快.2所謂.光、e光是對應(yīng)確定的晶體而言的,出了晶體就無所謂.光、e光只能說是某中線偏振光.而且在一塊晶體中是.光,進了另一塊晶體也許是 e光了,也許又分成 .光和e光.比方此題,在前半塊晶體中,平行紙面振動的稱為e光,可是這束光進了后半塊晶體就稱為.光了,出了晶體的光線 2只是線偏振光.21、有人說他做了一個實驗, 讓一束太陽光通過一偏振片后成為線偏振光,然后再通過一片四分之一波片,得到圓偏振光,可能嗎？答：第

17、一步可能,太陽光是自然光,通過偏振片后成為線偏振光,假設(shè)不考慮吸收,光強減弱 一半,第二步不可能,由于太陽光是復(fù)色光,四分之一波片是對確定波長的單色光而言的, 所以找不到一塊對應(yīng)“太陽光的四分之一波片,也不會得到白色的圓偏振光.22、聲波是否也有偏振現(xiàn)象？能否利用兩片聲波偏振片制作消音裝置？為什么？答：偏振是橫波特有的現(xiàn)象,聲波是縱波,不會有偏振現(xiàn)象,所以也沒有所謂的“聲波偏振片,通常的消音是靠吸收實現(xiàn)的.22、怎樣區(qū)別二分之一波片、四分之一波片和偏振片.答：選用與二分之一波片和四分之一波片相應(yīng)波長的光源,再用一偏振片得到線偏振光,對主種片分別觀測,旋轉(zhuǎn)未知片假設(shè)有有光現(xiàn)象,一那么該片為偏振片

18、.令線偏振光做光源,對二分之一波片其出射的光仍是線偏振光,可用上述鑒定好的偏攝片觀測,發(fā)現(xiàn)有消光現(xiàn)象,且線偏振光的振動面轉(zhuǎn)過2a角.線偏振光通過四分之一波片時,一般出射光為橢圓偏振光或圓偏振光,再用偏振片檢驗,有光強強弱變化對圓偏振光那么光強無變化但無消光現(xiàn)象.23、給你一個偏振片和四分之一波片,如何鑒別自然光和圓偏振光？答：選用與自然光和國偏振光波長相應(yīng)的四分之一波片.令光先通過四分之一波片, 再用偏振片觀察,當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時,透射光光強有變化的是圓偏振光,而光強不變的是自然光.這是由于圓偏振光通過四分之一波片后變?yōu)榫€偏振光,再用偏振片觀察會有消光現(xiàn)象.自然光通過四分之一波片, 將形成無窮多個無固定位相關(guān)系的各種橢圓偏振光,其組合后