1怎样利用波片将一个圆偏振光变成线偏振光.docx

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1怎样利用波片将一个圆偏振光变成线偏振光

1、怎样利用波片将一个圆偏振光变成线偏振光？

1、怎样利用波片将一个圆偏振光变成线偏振光？

答使圆偏振光通过一块l/4波片，就能变成振动面与波片光轴成450角的线偏振光．圆偏振光可以分解成振动面沿波片光轴方向和垂直于光轴方向的两互相垂直的线偏振光，在波片的前表面，二者有±p/2相位差，过l/4波片后，又有了±p/2的相位延迟量，所以，这两互相垂直的线偏振光过波片后相位差非零即p，合成光仍为线偏振光．

2、用怎样的措施获得圆偏振光？

答让自然光通过起偏镜，得到振动方向平行于起偏镜透振方向的线偏振光．再让线偏振光通过一块/4波片，波片晶轴z与线偏振光振动方向成450角，自l/4波片出射的就是圆偏振光．选取l/4波片使分解的o光和e光有±p/2的相位差，光轴z与入射线偏振光振动方向450的夹角，可使分解的o光和e光有相等振幅．

3、有四束光，它们的偏振态分别是：

线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光和自然光，怎样鉴别它们？

答：

用一块检偏振器分别对四束光迎光旋转检验，当检偏振器旋转一周，发现出射光强两个方位最大，两个方位为零时，该光就是线偏振光；出射光强两个方位最大，两个方位变小时，该光即是椭圆偏振光；当出射光强不变时为圆偏振光和自然光．然后再区别圆偏振光和自然光．将这两束光分别通过l/4波片．通过l/4波片后，自然光还是自然光，用旋转的检偏振器检验，仍然光强不变；而圆偏振光通过l/4波片后变为线偏振光，用检偏振器检验，出现两次最大，两次零光强．

4、实验室中有三块偏振器件,偏振片、λ/2波片和λ/4波片,其中λ/2波片和λ/4波片外形完全相同，但未标明记号．现在有一盏与之相应的钠光灯,试问用什么方法和怎样的步骤能将它们辨认出来，并标明它们的特征方向（即透振或晶轴方向）．

答：

用实验室中的光滑桌面（或玻璃板面）反射钠光，透过三块未知的偏振器件观看反射的钠光，在此过程中，一边旋转偏振器件，一边改变反射光方向，三块偏振器件中必有一块出现＂两明两零＂的现象，它就是偏振片．此时，钠光的入射角就是布儒斯特角，反射光是振动面垂直于

答：

如图所示，欲使反射回来的光不能通过Ｐ片，光的偏振态必需是线偏振光，且振动面垂直于Ｐ片的透振方向．

将偏振片的透振方向与波片C的快（慢）轴成450角放置，自然光过偏振片后，所成的线偏振光振动面与波片快轴也成450角．因此，线偏振光过λ/4波片后成为圆偏振光．若所成的圆偏振光是右旋的（如图b），则波片快轴沿竖直方向，光过波片后,竖直方向的振动超前水平方向振动p/2．右旋圆经反射镜反射后将变为左旋圆,迎着反射光看，竖直方向振动落后水平方向振动p/2．左旋圆偏振经过波片后,水平振动与竖直振动同相位，合成的线偏振光与入射光振动方向垂直，因此不能再次通过偏振片了．

若波片快轴沿水平方向，也有同样结果。

6、为了确定一束圆偏振光的旋转方向，可将λ/4波片置于检偏镜之前，再将两个偏振器件旋转到消光位置．这时发现λ/4波片的快轴的方位是这样的：

它须沿着逆时针方向转45度才能与检偏器的透光方向重合．问该偏振光是右旋的还是左旋的？

答：

圆偏振光经过l/4波片后变为线偏振光（问图a）：

只有线偏振光振动方向与检偏镜透振方向垂直时才会有消光现象．又因快轴逆时针旋转450与检偏镜透振方向重合，所以线偏振光振动方向、检偏镜透振方向及快轴方向应如问答题6.6解图（b）所示．以波片快轴为为y轴，慢轴为x轴，则线偏振光是由同相位的o光和e光合成．光在波片中传播时，快轴方向的振动相位增加了p/2，那么，光在波片前表面时，慢轴方向的振动要比快轴方向的振动相位超前p/2．因此，在波片前面，光的偏振态应是左旋圆．

7、在紫外光光谱仪中，选择透紫外光的石英晶体作棱镜材料．石英晶体按图（a）方式切成棱镜，为的是使光在棱镜里沿着晶轴进行．但是这样谱线还是发生小分叉．这个分叉可用考纽棱镜来消除，考纽棱镜是由两个半块右旋和左旋石英构成（见图b）.试解释这个现象及考纽棱镜的作用．

答：

当紫外光进入图（a）所示的棱镜中时，由于旋光性，分解出的左旋圆和右旋圆折射率不同，会发生双折射，因而光线会分叉．如果用图（b）的考纽棱镜，左半部分的右旋石英所生的双折射，会被右半部分左旋石英所抵消（如下图示）．

8、试举一透射光强大于入射光强的具体例子？

答：

当内反射时，折射光束横截面比入射光束横截面小，因此在透射光能流小于入射光流时，可能有透射光光强大于入射光光强的情况．例如

代入菲涅耳公式，得

光强透射比大于１

9、在平静水面湖边洗脸时，我们很难看到自己对水面的反射像．但是站在平静水面的湖边看湖对岸的山、树以及建筑物的水中倒影却十分明亮，试解释之

答：

因为在湖边洗脸时，观察的是垂直入射、外反射的光，在空气与水界面上，由菲耳公式可知，这种情况下反射光能量很小，因此看不到自己的像．而观察湖对岸的山、树以及建筑物，是观察外反射、掠入射的光，此时光能量几乎全部反射到人眼中来，看到的景物清晰明亮。

10、如何测量一块形状不规则的，外表面毛糙的固体光学介质对于某种准单色可见光的折射率？

答：

将待测光学介质放入某种折射率可调的液体中，用单色光光源照明.若光学介质的折射率与透明液体的折率相同，则界面没有光能量反射，因此我们无法看到介质的存在．设法调透明液体的折射率，直至界面消失为止，用Ａbbe折射仪测得液体的折射率，即为固体光学介质的折射率．

假如用白光照射会看到什么情景呢？

首先要说明的是世界上不存在对可见光有相同色散曲线（即折射率n随波长l变化的曲线）的不同介质，所以固体和液体对某一波长可以有相同的折射率，但对其他波长却不可能再有相同的折射率．这样对白光中的其他波长能流就会有些反射，使人们见到与某一波长互补颜色的固体块。

11、光束由空气射向玻璃，什么情况下光能全部透射？

什么情况下光能全部反射？

答：

当入射光束是线偏振光，振动面与入射面平行，并且以布儒斯特角入射时，光能全部透过；当入射光以接近900的角入射，即掠入射时，光能量全部反射．

12、在实验室里，偏振片的透振方向常常没有标出，用什么简单方法可以将它鉴别出来？

答：

在实验室中，选择一光亮的桌子面（或玻璃板），拿来偏振片放在眼前，迎着入射光观看桌子表面的反射光，并不断地改变反射角，同时不停地旋转偏振片，直至看到＂两明两零＂（即旋转偏振片一周，看到两次最大光强，两次零光强）的现象为止．此时，偏振片的透振方向恰于入射面垂直，此时光线的入射角恰为布儒斯特角．

13、入射的线偏光通过外反射入能否变为椭圆偏振光？

通过内反射能不能？

通过全反射能不能？

答：

入射的线偏振光通过外反射及小于临界角内反射时，相移非零即p，故反射光不会是椭圆偏振光．但通过全内反射则可以成为椭圆偏振光．

14、入射的椭圆偏振光通过外反射能否变为线偏振光？

通过内反射能不能？

通过全反射能不能？

答：

以布儒斯特角入射的椭圆偏振光外反射和内反射都可以得到振动面垂直于入射面的线偏振光．在大于临界角入射的全反射情况下,若（

）值恰能将入射椭圆偏振光已有的d补偿为零或p，则反射的是线偏振光．

15、入射的线偏振光通过单次全内反射后能否成为圆偏振光？

答：

不能．因为要成为圆偏振光应有两个条件，一是分解的s分量和p分量振幅相等，这容易作到．第二个条件是分解的s分量和p分量应有p/2的相位差,这在单次全内反射的情况下，不能实现．

16、虚波矢的物理意义是什么？

振幅反射比为复数代表什么物理意义？

答：

虚透射波矢说明光疏介质中有倏逝波存在．r为复数说明反射光振动与入射光振动不是同时达到最大值．

17、光强反射率R=（Rs+Rp）/2公式对于怎样偏振态的入射光才能成立．

答：

当入射光的s分量和p分量相等时，例如自然光，圆偏振光，总的光强反射率才有

18、一束右旋圆偏振光由空气中垂直入射到玻璃上，试分析反射光的偏振态．

答：

如图（a）建立坐标系．由于观察者对于入射光是顺着光传播方向＂看＂，所以入射右旋圆偏振光在所建立的xy平面内（图b），电矢量的端点是随时间左旋的．光振动方程可以表示为

根据菲涅耳公式，光在空气玻璃界面上反射时应分解为s分量和p分量，在本题中就是振动面沿x方向和y方向的线偏振光．这两个方向的振动在垂直入射外反射情况下，入射光相对于反射光有p的相位变化，且两线偏振光振幅等比例地减小，因此反射光光振动方程为

这显然是一左旋圆偏振光的方程．反射光仍然是圆偏振光，不过右旋变为左旋（图c），同时能量变小．因此，对于观察者来说，一个电矢量向左旋转入射于玻璃表面的圆偏振光，反射光电矢量仍然向左旋转着反射回来．就是说，右旋圆偏振光垂直入射到玻璃上时，反射光为左旋圆偏振光。

19、何辨别一束光的偏振状态？

答：

第一步：

让待测光垂直通过偏振片，以光传播方向为轴旋转偏振片，并观察其后的光强变化。

第二步：

区分自然光和圆偏振光。

在偏振片前面加一块四分之一波片。

圆偏振光通过四分之一波片后成为线偏振光；自然光通过四分之一波片后仍然是自然光。

因此再用偏振片就检验出来了。

第三步：

区分部分线偏振光和椭圆偏振光。

先用偏振片确定部分偏振光中偏振光的振动方向或椭圆偏振光长轴方向（出射光最强时偏振片的偏振化方向），在偏振片前加四分之一波片。

波片的光轴方向沿着椭圆长轴方向，则椭圆偏振光通过波片后成为线偏振光；波片的轴与线偏振光光矢量一致时，对光的偏振状态无影响，所以，部分偏振光通过四分之一波片后是部分偏振光。

再用偏振片可以区别两者。

20、方解石做成渥拉斯顿棱镜，自然光入射如图。

有人说：

“在前半块棱镜中没有o光、e光，在后半块棱镜才分出往上偏折的一束为e光，往下偏折的一束为o光。

所以也可以说垂直纸面振动的光线1是e光，在纸面内振动的光学2是o光。

”你如何评价这种说法？

答：

这段说法有两处错误：

（1）在前半块棱镜中，光垂直于光轴传播，是有双折射的（只有沿光轴传播才无双折射）只不过传o光、e光的播方向一致，但是速度不同，折射率也不同。

垂直纸面——主平面——振动的o光速度较慢（方解石是负晶体），平行纸面——主平面——振动的e光速度较快。

（2）所谓o光、e光是对应确定的晶体而言的，出了晶体就无所谓o光、e光只能说是某中线偏振光。

而且在一块晶体中是o光，进了另一块晶体也许是e光了，也许又分成o光和e光。

比如本题，在前半块晶体中，平行纸面振动的称为e光，可是这束光进了后半块晶体就称为o光了，出了晶体的光线2只是线偏振光。

21、有人说他做了一个实验，让一束太阳光通过一偏振片后成为线偏振光，然后再通过一片四分之一波片，得到圆偏振光，可能吗？

答：

第一步可能，太阳光是自然光，通过偏振片后成为线偏振光，若不考虑吸收，光强减弱一半，第二步不可能，因为太阳光是复色光，四分之一波片是对确定波长的单色光而言的，所以找不到一块对应“太阳光”的四分之一波片，也不会得到白色的圆偏振光。

22、声波是否也有偏振现象？

能否利用两片声波偏振片制作消音装置？

为什么？

答：

偏振是横波特有的现象，声波是纵波，不会有偏振现象，所以也没有所谓的“声波偏振片”，通常的消音是靠吸收实现的。

22、怎样区别二分之一波片、四分之一波片和偏振片。

答：

选用与二分之一波片和四分之一波片相应波长的光源，再用一已知偏振片得到线偏振光，对主种片分别观测，旋转未知片若有有光现象，一则该片为偏振片。

令线偏振光做光源，对二分之一波片其出射的光仍是线偏振光，可用上述鉴定好的偏摄片观测，发现有消光现象，且线偏振光的振动面转过2a角。

线偏振光通过四分之一波片时，一般出射光为椭圆偏振光（或圆偏振光），再用偏振片检验，有光强强弱变化（对圆偏振光则光强无变化）但无消光现象。

23、给你一个偏振片和四分之一波片，如何鉴别自然光和圆偏振光？

答：

选用与自然光和国偏振光波长相应的四分之一波片。

令光先通过四分之一波片，再用偏振片观察，当偏振片旋转时，透射光光强有变化的是圆偏振光，而光强不变的是自然光。

这是因为圆偏振光通过四分之一波片后变为线偏振光，再用偏振片观察会有消光现象。

自然光通过四分之一波片，将形成无穷多个无固定位相关系的各种椭圆偏振光，其组合后仍然是自然光，用偏振片观察光强无变化。

24、今有一检偏器观察一束光时，发现光强有一最大及最小，但无消光现象。

若令该光束先经四分之一波片，且波片的光轴方向与刚才光强最大时的偏振化方向相平行，然后再通过检偏器观察时，看到有消光现象。

试分析这束光的偏振态。

答：

若只用一个检偏器观察到光强有一最大及一最小，那么这束光可能是部分偏振光或椭圆偏振光。

令光束先经四分之一波片再经检偏器时有消光，这说明光经四分之一波片后是线偏振光。

部分偏振光经四分之一波片不可能变成线偏振光，而若是椭圆偏振光的长轴与四分之一波片的光轴方向平行时，将变成线偏振光。

因此按题意分析这束光是椭圆偏振光．