Методички / Т.А. Балашова Поляризация

20

1.9. Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, поставленные так, что угол между их главными плоскостями равен ϕ. Как поляризатор, так и анализатор поглощают и отражают 8 % падающего на них света. Оказалось, что интенсивность луча, вышедшего из анализатора, равна 9 % интенсивности естественного света, падающего на поляризатор. Найти угол ϕ.

1.10.Угол ϕ между плоскостями пропускания поляроидов равен 40°. Естественный свет, проходя через такую систему, ослабляется в n = 6 раз. Пренебрегая потерей света при отражении, определить коэффициент поглощения k света в поляроидах.

1.11.На сколько процентов уменьшается интенсивность света после прохождения света через призму Николя, если потери света составляют 10 %?

1.12.В частично поляризованном свете амплитуда светового вектора, соответствующая максимальной интенсивности света, в два раза больше амплитуды, соответствующей минимальной интенсивности. Определить степень поляризации света.

2.Поляризация света при отражении и преломлении

на границе двух диэлектриков

2.1. Параллельный пучок света переходит из глицерина в стекло, так что пучок, отраженный от границы раздела этих сред, оказывается максимально поляризованным. Определить угол γ между падающим и преломленным пучками.

2.2.Угол падения луча на поверхность стекла равен 60°. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Определить угол преломления луча.

2.3.Пучок света, идущий в стеклянном сосуде с глицерином, от-

ражается от дна сосуда. При каком угле ε падения отраженный пучок света максимально поляризован?

2.4.Пучок света переходит из жидкости в стекло. Угол падения

пучка равен 60°, угол преломления ε2' = 50°. При каком угле падения ϕБР пучок света, отраженный от границы раздела этих сред, будет максимально поляризован?

2.5.Пучок света падает на плоскопараллельную стеклянную пластину, нижняя поверхность которой находится в воде. При каком угле

21

падения ϕБР свет, отраженный от границы стекло – вода, будет максимально поляризован?

2.6.Пучок света, идущий в воздухе, падает на поверхность жид-

кости под углом ε1 = 54°. Определить угол преломления ε2 пучка, если отраженный пучок полностью поляризован.

2.7.На какой угловой высоте ϕ над горизонтом должно находиться Солнце, чтобы солнечный свет, отраженный от поверхности воды, был полностью поляризован?

2.8.Пучок естественного света, идущий в воде, отражается от грани алмаза, погруженного в воду. При каком угле падения отраженный свет полностью поляризован? Угол Брюстера при падении света из

воздуха на кристалл каменной соли равен 57°. Определить скорость света в этом кристалле.

2.9.Предельный угол полного отражения пучка света на границе жидкости с воздухом равен 43°. Определить угол Брюстера для падения луча из воздуха на поверхность этой жидкости.

2.10.Волна естественного света падает под углом Брюстера на границу вакуум – диэлектрик. Под каким углом распространяются от-

раженная и преломленная волны? Как они поляризованы?

2.11.Возможна ли такая ситуация, когда падение световой волны на поверхность диэлектрика не сопровождается ее отражением?

2.12.Угол преломления луча в жидкости 35°. Определить показатель преломления n жидкости, если известно, что отражённый пучок света максимально поляризован.

2.13.Предельный угол полного внутреннего отражения для неко-

торого вещества равен 45°. Найти для этого вещества угол полной поляризации.

3.Интерференция поляризованного света

3.1.Используя принцип Гюйгенса, построить волновые поверхности и огибающие вторичных волн при нормальном падении плоской световой волны на поверхность пластинки, вырезанной из одноосного кристалла, с оптической осью, перпендикулярной ее поверхности. Разобрать случаи отрицательного и положительного кристаллов.

3.2.Определить минимальную толщину слоя кварца dmin, являющегося пластинкой «в четверть волны» для желтого света натрия

22

(λ0 = 590 нм). Показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в кварце равны: n0 = 1,5442 и ne = 1,5533.

3.3.Волна, поляризованная по кругу, падает на пластинку «в четверть волны». Чему равна интенсивность прошедшей волны и как она поляризована?

3.4.Как изменится поляризация линейно поляризованного света, прошедшего через пластинку «в полволны», если плоскость колебаний

вектора Е волны составляла угол α = 45° с оптической осью кристалла? Что произойдет, если использовать в качестве кристаллической пластинки пластинку «в четверть волны»?

3.5. Кварцевую пластинку поместили между скрещенными николями. При какой наименьшей толщине dmin кварцевой пластины поле зрения между николями будет максимально просветлено? Постоянная вращения α кварца равна 27 град/мм.

3.6.Плоско поляризованный монохроматический луч света падает на поляроид и полностью им гасится. Когда на пути луча поместили кварцевую пластину, интенсивность луча света после поляроида стала равна половине интенсивности луча, падающего на поляроид. Определить толщину кварцевой пластины. Поглощением и отражением света поляроидом пренебречь, постоянную вращения кварца принять равной

48,9 град/мм.

3.7.Пластинку кварца толщиной d = 2 мм поместили между параллельными николями, в результате чего плоскость поляризации мо-

нохроматического света повернулась на угол ϕ = 53°. Какой наименьшей толщины dmin следует взять пластинку, чтобы поле зрения поляриметра стало совершенно тёмным?

3.8. При прохождении света через трубку длиной l1 = 20 см, содержащую раствор сахара концентрацией С1 = 10%, плоскость поляризации света повернулась на угол ϕ1 = 13,3°.В другом растворе сахара, налитом в трубку длиной l2 = 15 см, плоскость поляризации повернулась на угол ϕ2 = 5,2°. Определить концентрацию С2 второго раствора.

3.9.Два скрещенных поляризатора Р1 и Р2 расположены на пути волны естественного света интенсивности Ie. Между ними помещают третий поляризатор Р3. Как должна быть ориентирована его плоскость, чтобы интенсивность света, прошедшего через всю систему, была максимальной? Чему она равна?

3.10.Никотин (чистая жидкость), содержащийся в стеклянной трубке длиной d = 8см, поворачивает плоскость поляризации жёлтого

23

света натрия на угол ϕ = 137°. Плотность никотина ρ =1,01 103 кг/м3. Определить удельное вращение никотина.

3.11.Угол поворота плоскости поляризации жёлтого света натрия при прохождении через трубку с раствором сахара равен 40°. Длина трубки d = 15 см. Удельное вращение сахара [α] =1,17 10-2рад м3/(м кг). Определить плотность раствора.

3.12.Раствор глюкозы с массовой концентрацией С1 = 280 кг/м3 поворачивает плоскость поляризации монохроматического света, про-

ходящего через этот раствор ϕ1 = 32°. Определить массовую концентрацию С2 глюкозы в другом растворе, налитом в трубку такой же длины, если он поворачивает плоскость поляризации на угол ϕ2 = 24°.

4.Разные задачи

4.1.В фотометре одновременно - рассматривают две половины

поля зрения: в одной видна эталонная светящаяся поверхность с яркостью L = 5 ккд/м2, в другой – испытуемая поверхность, свет от которой

проходит через два николя. Граница между обеими половинами поля зрения исчезает, если второй николь повернуть относительно первого на угол α = 45°. Найти яркость L2 испытуемой поверхности, если известно, что в каждом из николей интенсивность падающего на него света

уменьшается на 8 %. 4.2. Пучок естественного света па-

дает на стеклянную (n = 1,6) призму

волн может быть представлена: а) волна естественного света; б) линейно поляризованная волна?

24

4.5.Суперпозицией каких двух волн может быть представлена частично поляризованная волна?

4.6.После пропускания частично поляризованного света через поляризатор было найдено, что максимальная и минимальная интенсив-

ности прошедшей волны равны соответственно Imax и Imin. Чему равна степень поляризации Р света, падающего на поляризатор?

4.7.Волна естественного света интенсивности Iе проходит последовательно через два поляризатора, плоскости которых повернуты на

угол ϕ друг относительно друга. Как поляризована волна на выходе из системы? Чему равны ее интенсивность и степень поляризации за первым и вторым поляризаторами?

4.8.С помощью каких устройств и каким способом можно отличить свет, поляризованный по кругу, от естественного света?

4.9.Каким способом можно получить из естественного света: а) линейно поляризованный свет; б) свет с круговой поляризацией (правой или левой)?

4.10.Как преобразовать свет, поляризованный по кругу, в линейно поляризованный свет той же интенсивности?

4.11.Предельный угол полного внутреннего отражения для неко-

торого вещества равен 45°. Найти для этого вещества угол полной поляризации.

4.12. Луч света переходит из глицерина в стекло, так что луч, отражённый от границы раздела этих сред, оказывается максимально поляризованным. Определить угол между падающим и преломлённым лучами.

25

Список рекомендуемой литературы

1.Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 4. – М.: Наука, 1998. –

256с.

2.Детлаф А.А. Курс физики /А.А. Детлаф, Б.М. Яворский.– М.:

Высш. шк., 2000. – 718 с.

3.Трофимова Т.И. Курс физики – М.: Высш. шк., 2000. – 542 с.

4.Чертов А.Г. Задачник по физике /А.Г. Чертов, А.А. Воробьёв

–М.: Интеграл-Пресс, 1997. – 544 с.

СОСТАВИТЕЛИ Татьяна Александровна Балашова Анатолий Александрович Мальшин

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕУКАЗАНИЯКПРАКТИЧЕСКИМЗАНЯТИЯМПОКУРСУ «ОБЩЕЙФИЗИКИ» ДЛЯПОДГОТОВКИСТУДЕНТОВПОВСЕМНАПРАВЛЕНИЯМ

ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ КузГТУ 650099,Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А.