5-volnovaja_i_kvantovaja_optika

Естественный свет падает на систему из 5 по-

следовательно расположенных поляроидов,

причем плоскость пропускания каждого после-

дующего поляроида образует угол 30° с плос-

костью пропускания предыдущего. Если по-

глощением света в поляроидах можно прене-

бречь, то интенсивность

света на выходе из

системы связана с интенсивностью

света

на входе соотношением …

При падении света из воздуха на диэлектрик

При полной поляризации отраженный луч перпен-

отраженный луч полностью поляризован. Угол

дикулярен преломленному. Это означает, что сум-

преломления равен 30о. Тогда показатель пре-

ма углов падения и преломления равна

. В со-

ломления диэлектрика равен …

Ответ n=1.73

ответствии

с законом

Брюстера

,

Варианты ответа:

где

- угол

Брюстера, т.е.

угол

падения луча,

1. 1,5

2. 1,33

3. 1,41

4. 1,73

при котором отраженный луч полностью поляри-

зован.

Находим

;

.

Ответ:

.

На стеклянное зеркало под углом Брюстера па-

дает луч естественного света. На пути отра-

Если

отражать

свет

женного луча

расположена призма

Николя

обычных

источников

от

(николь). Интенсивность отраженного луча

плоского диэлектрика, то

равна I1. Если плоскость пропускания николя

отражение

всегда

имеет

параллельна плоскости, в которой лежат пада-

место. При этом также

ющий и отражѐнный лучи, то интенсивность

проявляется явление по-

луча прошедшего николь I2

определяется как

ляризации

света.

Если

1. I2 = I1.

угол

падения света

на

2.

границу раздела двух диэлектриков отличен от ну-

3.

ля, то отраженный и преломленный лучи оказы-

ваются частично поляризованными.

4. I2 = 0*

При угле, равном углу Брюстера, отраженный луч

будет полностью поляризованным. Степень поля-

ризации преломленного луча при этом достигнет

наибольшего значения, но этот луч остается поля-

ризованным только частично. В отраженном свете

колебания происходят только в плоскости, пер-

пендикулярной плоскости падения.

Призма Николя является идеальным поляризато-

ром, то есть свободно пропускает колебания, па-

раллельные плоскости пропускания призмы, и

полностью задерживает колебания, перпендику-

лярные к этой плоскости. Упавший на кристалл

луч разделяется внутри кристалла на два луча,

плоско-поляризованный (необыкновенный) и пер-

пендикулярно-поляризованный (обыкновенный).

Т.к. I1

является полностью поляризованным све-

том и колеблется в плоскости, перпендикулярной

плоскости падения, то весь свет прошел перпенди-

кулярно плоскости пропускания николя, а значит

интенсивность луча, прошедшего николь I2 0 .

1*

300

2

450

3

600

4

900

1*

отражѐнный луч полностью поляризован

2

отражѐнный луч поляризован частично

3

преломленный луч полностью поляризо

4

оба луча не поляризованы

На идеальный поляризатор падает свет интен-

Если

на

поляризатор

падает

плоско-

сивности Jест от обычного источника. При вра-

поляризованный свет амплитудой E0

и интенсив-

щении поляризатора вокруг направления рас-

ности

J0, то

интенсивность

прошедшего света:

пространения луча интенсивность света за по-

J J 0 cos2

-

Закон Малюса.

Для естественного

ляризатором

cos2

1

1. меняется от Jmin до Jmax

света

. При вращении плоскости поля-

2

2. меняется от Jест до Jmax

ризатора при

этом

интенсивность

прошедшего

3. не меняется и равна *

света остается неизменной.

4. не меняется и равна Jест

Волна переходит из среды 1 в среду 2, прелом-

Преломление волн при переходе из одной среды в

ляясь, как показано на рисунке. При переходе

другую вызвано тем,

что скорость распростране-

через границу раздела уменьшаются

ния волн в этих средах различны. Закон преломле-

ния волн можно сформулировать следующим об-

разом:

sin

1 , где α - угол падения, β - угол

sin

2

преломления,

1 , 2

-

скорости волны в первой и

второй средах соответственно. Из этого соотно-

1. частота колебаний

шения

следует

sin sin 1

2 , то

2. волновое число

есть при переходе через границу раздела умень-

3. скорость волны*

шилась скорость.

4. длина волны*

Согласно

формулам:

T ,

1

, k

2

2

,

при умень-

T

T

T

шении скорости так же уменьшатся только длина

волны, волновое число увеличивается, а частота

волны не зависит от скорости.

Ответы: 3, 4

Для того чтобы уменьшить блеск водной по-

При отражении (и преломлении) на границе раз-

верхности озера (моря и т.п.), обусловленный

дела двух диэлектриков имеет место частичная

отражением от нее солнечных лучей (показа-

поляризация естественного света. Если

же угол

тель преломления воды равен 1,33), применя-

падения

удовлетворяет

закону

Брюстера

ют солнцезащитные очки с поляроидами. С ис-

(

,

где

– относительный показа-

пользованием поляроида отраженные солнеч-

ные лучи от поверхности озера полностью га-

тель преломления второй среды относительно

первой), то отраженный луч поляризован полно-

сятся, если Солнце находится под углом ______

к горизонту. При этом плоскость пропускания

стью в плоскости, перпендикулярной плоскости

падения. В случае отражения от водной поверхно-

поляроида ориентирована __37 .

сти озера свет поляризован в горизонтальной

плоскости. Если с использованием поляроида от-

раженные солнечные лучи от поверхности озера

полностью гасятся, то это означает, что, во-первых,

угол падения солнечных лучей на водную поверх-

ность равен углу Брюстера и, во-вторых, ось (плос-

кость пропускания) поляроида ориентирована

вертикально.

.

. Таким образом, Солнце

стоит над горизонтом под углом

.

При переходе белого света через трехгранную

Интерференция света – явление взаимного усиле-

призму наблюдается его разложение в спектр.

ния или ослабления света до полной темноты (га-

Это явление объясняется…

шения) при наложении двух его волн, которые

1. интерференцией света

имеют одинаковые частоты колебаний.

2. дисперсией света*

Дисперсия света (разложение света) – это явление

3. дифракцией света

зависимости абсолютного показателя преломления

4. поляризацией света

вещества от длины волны света (частотная дис-

персия), а также, от координаты (пространствен-

ная дисперсия), или, что то же самое, зависимость

фазовой скорости света в веществе от длины вол-

ны (или частоты).

Дифракция – явление нарушения целостности

фронта волны, вызванное резкими неоднородно-

стями среды.

Поляризация – для электромагнитных волн это яв-

ление направленного колебания векторов напря-

женности электрического поля E или напряженно-

сти магнитного поля H.

Ответ: 2

Радуга на небе объясняется…

Капли воды в воздухе здесь являются подобиями

1: дисперсией света*

трехгранных призм, что обеспечивает разложение

2: интерференцией света

света в спектр за счет дисперсии света (на основе

3: дифракцией света

предыдущей задачи).

4: поляризацией света

Ответ: 1

1*

2

3

4

На рисунке представлены графики зависимо-

Свет, в

котором

вектор

напряженности

элек-

сти интенсивности света, прошедшего через

трического поля колеблется только в одной про-

поляризатор, от угла поворота поляризатора

ходящей через луч плоскости, называется плоско-

для трех разных световых пучков.

поляризованным (линейно поляризованным). Ча-

стично поляризованный свет – это смесь есте-

ственного света с всевозможными равновероят-

ными ориентациями вектора

и линейно поляри-

зованного света. Степенью поляризации называет-

ся величина

, где

и

– со-

Для данных графиков верным соотношением

ответственно максимальная и минимальная интен-

сивности

поляризованного света, пропускаемого

степеней поляризации падающих на поляриза-

поляризатором.

Для

естественного

све-

тор световых волн всех трех пучков будет …

Ответ:

та

и

, для частично поляризо-

Варианты ответа:

ванного

и

1.

2.

, для линейно поляризованного све-

3.

4.

та

и

.

Если

на

поляризатор

падает

плоско-

поляризованный свет амплитудой E0

и интенсив-

ности

J0, то интенсивность

прошедшего

света:

J J

0

cos2

-

Закон Малюса.

Для естественного

света

cos2

1

, то есть из первого поляризатора

2

выходит свет интенсивностью:

J

1

J

. Из второ-

1

0

2

го

поляризатора

выйдет

свет

интенсивностью:

J

2

J

1

cos2

, где - угол между поляризаторами.

2

2

0

1 2

J1

Получаем J 2

J1 cos

J1 cos

60

J1

.

2

4

Варианты ответа:

Ответ: I2=I1/4

На пути естественного света интенсивностью

Если

на

поляризатор

падает

плоско-

J0

помещены две пластины турмалина. После

поляризованный свет амплитудой E0

и интенсив-

прохождения пластинки 1 свет полностью по-

ности

J0, то интенсивность

прошедшего

света:

ляризован. Если угол φ между направлениями

J J 0

cos2

-

Закон Малюса. Для естественного

ОО и О'О' равен 60О, то интенсивность J2 света,

света

cos2

1

, то есть из первого поляризатора

прошедшего через обе пластинки, связана с J0

2

соотношением…

1

выходит свет интенсивностью:

J

J

. Из второ-

1

0

2

го

поляризатора

выйдет

свет

интенсивностью:

J

J

cos2

1

J

cos2 , где - угол между поля-

2

1

0

2

ризаторами.

Получаем

1.

1

2

1

2

0

1

1 2

J0

.

J 2

J0 cos

J0 cos

60

J0

2.

2

2

2

8

2

3.

4.

*

На пути естественного света помещены две

Если

на

поляризатор

падает

плоско-

пластинки турмалина. После прохождения

поляризованный свет амплитудой E0

и интенсив-

пластинки 1 свет полностью поляризован. Если

ности

J0, то интенсивность

прошедшего

света:

J1

и J2 – интенсивности света, прошедшего

J J

0

cos2

-

Закон Малюса.

Для естественного

пластинки 1 и 2 соответственно, и угол между

cos2

1

1и J2

света

, то есть из первого поляризатора

2

связаны соотношением …

1

выходит свет интенсивностью:

J

J

. Из второ-

1

0

2

го

поляризатора

выйдет

свет

интенсивностью:

J

2

J

1

cos2

, где - угол между поляризаторами.

2

0

3

3

Получаем J

J

cos

2 J

cos2

30

J

J

.

2

1

1

1

1

4

4

1:

*

2:

3:

4:

На пути естественного света помещены две

Если

на

поляризатор

падает

плоско-

пластинки турмалина. После прохождения

поляризованный свет амплитудой E0 и интенсив-

пластинки 1 свет полностью поляризован. Если

ности

J0, то интенсивность прошедшего света:

J1 и J2

– интенсивности света, прошедшего

J J

0

cos2

-

Закон Малюса.

Для естественного

пластинки 1 и 2 соответственно, и угол между

cos2

1

1и J2 свя-

света

, то есть из первого поляризатора

2