Контрольное задание по теме «Поляризация света»

«Поляризация света»

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 1

целей

Знание

Какое явление называют поляризацией света? Какие типы по-

ляризации существуют?

Понимание

Чем обусловлено двойное лучепреломление в оптически ани-

зотропном одноосном кристалле? Какая разность хода возни-

кает между обыкновенным и необыкновенным лучами при

прохождении их через такой кристалл?

Применение

Решите задачу. В частично - поляризованном свете амплитуда

светового вектора, соответствующая максимальной интенсив-

ности света, в 2 раза больше амплитуды, соответствующей

минимальной интенсивности. Определите степень поляриза-

ции света.

Анализ

Проанализируйте представленные ниже формулы, соответст-

вующие различным способам получения искусственной ани-

зотропии и определите, какому способу соответствует каждая

формула: а) ne – no = k1σ; б) ne – no= k2E2=BλE2;

в) ne – no= k3H2.

Синтез

Задайте угол полной поляризации при отражении света от ди-

электрика и определите относительный показатель преломле-

ния диэлектрика.

Оценка

Оцените, во сколько раз уменьшится интенсивность естест-

венного света, проходящего через 3 николя (призма Николя),

если направление плоскости поляризации между первым и

вторым николем составляет угол 63 градуса, а у третьего ни-

коля плоскость поляризации совпадает по направлению с пер-

вым николем. Коэффициент поглощения каждого николя ра-

вен 10%.

75

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 2

целей

Знание

Какие способы применяют для получения поляризованного

света?

Понимание

Каким должен быть угол между плоскостями пропускания по-

ляризатора и анализатора, чтобы интенсивность света на вы-

ходе была максимальной?

Применение

Решите задачу. Под каким углом к горизонту должно нахо-

диться Солнце, чтобы его лучи, отражѐнные от поверхности

озера (n = 1,33), были полностью поляризованы?

Анализ

Как с помощью поляроида и пластинки в четверть волны, из-

готовленной из положительного одноосного кристалла

(ne > no), проанализировать и отличить естественный свет от

поляризованного по кругу?

Синтез

Вам известно, что анализатор в n раз уменьшает интенсив-

ность света, приходящего к нему от поляризатора. Придумай-

те задачу и решите еѐ.

Оценка

Степень поляризации частично поляризованного света

Р =0,25. Оцените отношение интенсивности поляризованной

составляющей этого света к интенсивности естественной со-

ставляющей.

76

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 3

целей

Знание

Сформулируйте и объясните закон Брюстера.

Понимание

Укажите верные утверждения как для плоско поляризованных

электромагнитных волн, так и для неполяризованных волн: а)

векторы В и Е в волне колеблются во взаимно перпендикуляр-

ных плоскостях; б) векторы В и Е перпендикулярны вектору

скорости распространения электромагнитной волны; в) векто-

ры В и Е в волне колеблются в одной плоскости.

Применение

Решите задачу. Угол между главными плоскостями поляриза-

тора и анализатора составляет 30°. Во сколько раз изменится

интенсивность прошедшего через них света, если угол между

главными плоскостями будет равен 45 градусам?

Анализ

На рисунке показаны направления колебаний вектора Е в по-

ляризованных лучах. Проанализируйте представленные слу-

чаи и определите, каким видам поляризации света они соот-

ветствуют.

Синтез

Какую оптическую характеристику диэлектрика можно опре-

делить, если известен угол полной поляризации падающего на

него света? Придумайте задачу и решите еѐ.

Оценка

Требуется изготовить параллельную оптической оси кварце-

вую пластинку, толщина которой не превышала бы 0,5 мм.

Оцените максимальную толщину пластинки, при которой ли-

нейно поляризованный свет с λ= 589 нм после прохождения еѐ

испытывает поворот плоскости поляризации.

77

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 4

целей

Знание

Сформулируйте и объясните закон Малюса.

Понимание

Каким должен быть угол между плоскостями пропускания по-

ляризатора и анализатора, чтобы интенсивность света на вы-

ходе была минимальной?

Применение

Решите задачу. Чему равен показатель преломления стекла,

если при отражении от него света отражѐнный луч будет пол-

ностью поляризован при угле преломления равном 30°?

Анализ

а)

б)

в)

На рисунке показаны направления колебаний вектора Е в лу-

чах света, идущих в горизонтальном направлении. Проанали-

зируйте представленные случаи, и определите, каким видам

поляризации света они соответствуют.

Синтез

Как определить постоянную вращения оптически активного

вещества, если при введении его между двумя призмами Ни-

коля, плоскости поляризации которых параллельны, интен-

сивность света, прошедшего через систему, уменьшилась в не-

сколько раз? Толщина слоя оптически активного вещества из-

вестна. Задайте необходимые параметры задачи и решите еѐ.

Оценка

Естественный свет падает на систему из шести поляризаторов,

плоскость пропускания каждого из которых повѐрнута на угол

30° относительно плоскости пропускания предыдущего поля-

ризатора. Оцените, какая часть светового потока проходит че-

рез эту систему.

78

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 5

целей

Знание

В каких случаях наблюдается двойное лучепреломление све-

та? В чѐм отличие между обыкновенными и необыкновенны-

ми лучами?

Понимание

На границу раздела 2-х диэлектриков падает плоско поляризо-

ванный свет. Укажите два условия, при соблюдении которых

интенсивность отраженного луча будет равна нулю: а) плос-

кость колебаний падающего света совпадает с плоскостью па-

дения; б) плоскость колебаний падающего света перпендику-

лярна плоскости падения; в) угол падения света равен углу

полного внутреннего отражения; г) угол падения света равен

углу Брюстера.

Применение

Решите задачу. Раствор никотина, содержащийся в стеклянной

трубке длиной 8 см, поворачивает плоскость поляризации

света на угол 137°. Плотность никотина равна 1,01 103кг/м3.

Определите удельное вращение никотина.

Анализ

На рисунке показаны положения плоско-

стей пропускания света поляризатора и

анализатора. Сделайте анализ представ-

ленных случаев и определите, в каком из

них интенсивность света на выходе из

системы имеет: а) максимальную величи-

ну; б) минимальную величину.

Синтез

Луч света переходит из кристалла в жидкость. Отражѐнный

луч максимально поляризован при угле падения 43 градуса.

Как определить скорость распространения света в жидкости?

Задайте необходимые условия задачи и решите еѐ.

Оценка

Оцените, какой характер поляризации (круговая, эллиптиче-

ская, плоская) имеет плоская электромагнитная волна, проек-

ции вектора Е которой на оси x и y, перпендикулярные на-

правлению еѐ распространения, определяются уравнением: Ex

= E cos(ωt – kz); Ey = E cos(ωt – kz +π).

79

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 6

целей

Знание

При каких условиях происходит вращение плоскости поляри-

зации? Каким законам подчиняется это явление?

Понимание

Укажите верные утверждения. Интенсивность естественного

света, прошедшего через поляризатор зависит: а) от показате-

ля преломления поляризатора; б) от интенсивности света, па-

дающего на поляризатор; в) от коэффициента отражения по-

верхности поляризатора.

Применение

Решите задачу. Свет, проходя через жидкость, налитую в

стеклянный сосуд (n=1,5), отражается от дна, причѐм отра-

жѐнный свет плоско поляризован при падении его на дно со-

суда под углом 41 градус. Определите показатель преломле-

ния жидкости.

Анализ

Проведите анализ рисунков.

Каким видам поляризации све-

та они соответствуют?

Здесь δ- разность фаз между Ех

и Еу.

Синтез

На поверхность глицерина падает пучок естественного света

под известным углом. Как определить степень поляризации

отражѐнного света? Задайте необходимые данные для задачи и

решите еѐ.

Оценка

Естественный свет с λ= 656 нм падает на систему из двух

скрещенных поляризаторов, между которыми находится квар-

цевая пластинка, вырезанная перпендикулярно оптической

оси. Оцените, при какой минимальной толщине пластинки

система будет пропускать η = 0,3 светового потока?

80

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 7

целей

Знание

Перечислите способы получения искусственной анизотропии.

Какие законы выполняются в этих случаях?

Понимание

Под каким углом должен упасть луч света на плоское стекло,

чтобы преломленный луч оказался перпендикулярным к отра-

жѐнному лучу?

Применение

Решите задачу. Какова концентрация сахара в растворе, если

угол поворота плоскости поляризации света при прохождении

его через трубку с раствором равен 10°? Длина трубки 20 см.

удельное вращение сахара равно 1,17 10-2 рад м2/кг.

Анализ

Как с помощью поляроида и пластинки в четверть волны, из-

готовленной из положительного одноосного кристалла

(ne > no), проанализировать и отличить свет левоот право

поляризованного по кругу?

Синтез

Вам известен угол между плоскостями пропускания поляриза-

тора и анализатора. Затем этот угол увеличивают. Как изме-

нится интенсивность света на выходе из системы? Задайте ус-

ловия задачи и решите еѐ.

Оценка

Оцените, какой характер поляризации (круговая, эллиптиче-

ская, плоская) имеет плоская электромагнитная волна, проек-

ции вектора Е которой на оси x и y, перпендикулярные на-

правлению еѐ распространения, определяются уравнением:

Ex = E cos(ωt – kz); Ey = E sin(ωt – kz).

81

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 8

целей

Знание

Что называют светом с точки зрения электромагнитной тео-

рии? Какие вектора характеризуют свет, и каким закономер-

ностям они подчиняются?

Понимание

Укажите правильное утверждение. Постоянная вращения плоско-

сти поляризации α оптически активного раствора не зависит: а) от

концентрации раствора; б) от природы оптически активного ве-

щества и растворителя; в) от температуры раствора.

Применение

Решите задачу. Предельный угол полного отражения для луча

света на границе кристалла с воздухом равен 40,5°. Определи-

те угол Брюстера при падении света из воздуха на поверхность

кристалла.

Анализ

На рисунке показаны различные виды поляризации света и со-

ответствующие им значения разности фаз между Ех и Еу. . Че-

му равна разность хода складываемых колебаний для всех

представленных случаев?

Синтез

Интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анали-

затор, уменьшилась в n раз. Угол между плоскостями поляри-

зации вам известен. Как определить коэффициент поглощения

света, если он одинаков для поляризатора и анализатора?

Придумайте задачу и решите еѐ.

Оценка

Кварцевая пластинка, вырезанная параллельно оптической

оси, помещена между скрещенными поляризаторами. Еѐ опти-

ческая ось составляет угол 45 градусов с их плоскостями про-

пускания. Оцените, при какой минимальной толщине пла-

стинки свет с λ1= 643 нм будет проходить через эту систему с

максимальной интенсивностью, а с λ2= 564 нм сильно ослаб-

лен, если (ne – no)=0,0090.

82

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 9

целей

Знание

Чем отличается поляризованный свет от естественного света?

Для каких целей применяют поляризованный свет?

Понимание

Какими способами можно сделать из оптически изотропного

вещества, оптически анизотропное?

Применение

Решите задачу. Каким должен быть угол между плоскостями

главных сечений поляризатора и анализатора, чтобы при про-

хождении естественного света через эту систему его интен-

сивность уменьшалась в 4 раза?

Анализ

На рисунках показаны 4 слу-

чая падение луча света на

границу раздела диэлектри-

ков. Какой из показанных

случаев соответствует усло-

вию выполнения закона

Брюстера?

Синтез

Раствор оптически активного вещества с известной концен-

трацией, налитый в стеклянную кювету, поворачивает плос-

кость поляризации света на известный угол. Другой раствор,

налитый в такую же кювету, поворачивает плоскость поляри-

зации на другой угол. Как определить концентрацию этого

раствора? Придумайте задачу и решите еѐ.

Оценка

Свет проходит через систему из двух скрещенных поляриза-

торов, между которыми расположена кварцевая пластинка,

вырезанная перпендикулярно оптической оси. Оцените, при

какой минимальной толщине пластинки свет с λ = 436 нм бу-

дет полностью задерживаться системой, а с λ = 497 нм про-

пускаться наполовину.

83

Категория

Задание по теме «Поляризация света»

учебных

Вариант № 10

целей

Знание

Расскажите о поляроидах и поляризационных призмах. Каки-

ми свойствами обладают дихроичные кристаллы?

Понимание

Какие виды поляризации характерны для отраженного и пре-

ломленного лучей при падении естественного света на грани-

цу раздела диэлектриков под углом Брюстера?

Применение

Решите задачу. Свет нормально падает на пластинку анизо-

тропного кристалла толщиной 50 мкм, вырезанную парал-

лельно оптической оси. Показатели преломления для обыкно-

венного и необыкновенного лучей соответственно nо=1,66 и

nе=1,66. Определите разность хода этих лучей, прошедших

через пластинку.

Анализ

На рисунке показаны направления колебаний

вектора Е в световых волнах. Проанализируйте

представленные случаи и определите, каким ви-

дам поляризации света они соответствуют.

Синтез

Вам известен угол между плоскостями пропускания поляриза-

тора и анализатора. Затем этот угол уменьшают в несколько

раз. Как изменится интенсивность света на выходе из систе-

мы? Задайте условия задачи и решите еѐ.

Оценка

Ячейку Керра поместили между скрещенными поляризатора-

ми так, что напряжѐнность электрического поля Е в конденса-

торе образует угол 45 градусов с плоскостями пропускания

поляризаторов. Конденсатор имеет длину 100мм и заполнен

нитробензолом. Через систему проходит свет с λ = 500 нм. По-

стоянная Керра В = 0,22 нм/В2. Оцените минимальную напря-

жѐнность электрического поля в конденсаторе, при которой

интенсивность света, прошедшего через систему, не будет за-

висеть от поворота заднего поляризатора.