高中物理 波动光学( 光的偏振)习题及答案
一. 选择题
[
A ]1. 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 / 3． (C) 1 / 4． (D) 1 / 5．
提示：
[ D ]2. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射) 等于45°，光从空气射向此媒质
时的布儒斯特角是
(A) 35.3°． (B) 40.9°．
(C) 45°． (D) 54.7°． (E) 57.3°．
[ ]3. 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) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面． (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面． (D) 是部分偏振光．
提示：
[ ]4. 一束自然光通过两个偏振片，若两偏振片的偏振化方向间夹角由α1转到α2，则转动前后透射光强度之比为cos α1:cos α2
2
2
1
提示：
二. 填空题
1. 如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭S 1
缝S ，在屏幕上能看到干涉条纹．若在双缝S P 1
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S
S 2
P 2
___________时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹．
提示：
为了看到清晰的条纹，两束光必须满足相干条件：
频率相同，振动方向一致，相位差恒定。
为了满足“振动方向一
致”，两个偏振片方向
要相互平行。2. 要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°，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光强的________倍 。
提示：如图
2
3. 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．
提示：作图时注意细节。
三. 计算题
1. 两个偏振片P 1、P 2叠在一起，其偏振化方向之间的夹角为30°．由强度相同的自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射在偏振片上．已知穿过P 1后的透射光强为入射光强的2 / 3,求
(1) 入射光中线偏振光的光矢量振动方向与P 1的偏振化方向的夹角θ为多大？
(2) 连续穿过P 1、P 2后的透射光强与入射光强之比．
解：设自然光的光强为I ，则线偏振光的光强也为I ，总光强为2I ，
（1）过P 1后，I 1=
I 2
+I cos θ
2
另外，由已知条件得：I 1=得：cos θ=
2
23
(2I ) =
43
I
56
, θ=24
2
（2）过P 2后，I 2=I 1cos 30=
∴I 22I
=I 2I
=
12
34
I 1=
34
⨯(
43
I ) =I
3
2. 有一平面玻璃板放在水中，板面与水面夹角为
θ (见图) ．设水和玻璃的折射率分别为1.333和
1.517．已知图中水面的反射光是完全偏振光，欲使玻璃板面的反射光也是完全偏振光，θ 角应是多大？
C
解：设空气的折射率为n 0 =1，水的折射率为n 1，玻
璃的折射率为n 2
依题意：i 1和i 2是布儒斯特角
，tgi 1=
n 2n 1
n 1n 0
=1.333, ∴i 1=53.12,
r =900-i 1=36.880, tgi 2=
=
1.5171.333
=1.138, ∴i 2=48.69
由ΔABC 的内角和=π，得θ+(
∴θ=i 2-r =48. 69
π
2
+r ) +(
π
2
-i 2) =π，
-36. 88
=11. 81
3. 一束自然光由空气入射到某种不透明介质的表面上．今测得此不透明介质的起偏角为56°，求这种介质的折射率．若把此种介质片放入水(折射率为1.33) 中，使自然光束自水中入射到该介质片表面上，求此时的起偏角．
解：（1）由空气入射到不透明介质：
tgi 1=
n 介n 空
=n 介,
依题意，i 1=56,
n 介n 水
∴n 介=tg56
=1. 482
（2）由水中入射到该介质表面：tgi 2=
=
1. 4821. 33
=1. 114，
i 2=48. 09
4. 如图安排的三种透光媒质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其折射率分别为
n 1＝1.33，n 2＝1.50，n 3＝1．两个交界面相互平行．一束自然光
自媒质Ⅰ中入射 到Ⅰ与Ⅱ的交界面上，若反射光为线偏振光，
(1) 求入射角i ． (2) 媒质Ⅱ、Ⅲ界面上的反射光是不是线偏振光？为什么？
解：
（１）依题意，Ⅰ与Ⅱ的交界面上，反射光为线偏振光，
所以入射角i 是布儒斯特角： tgi =
n 2n 1
=1. 501. 33
=1. 128,
∴i =48. 4,
（２）媒质Ⅱ、Ⅲ界面上的入射角为ｒ，r =90-i
tgr =tg (90-i ) =ctgi =
1tgi
=
n 1n 2
≠
n 3n 2
,
不满足布儒斯特定律，所以，反射光不是线偏振光。
4