Лабораторная работа. Теоретический минимум

Поляризация света

Теоретический минимум

· Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации света.

· Закон Малюса.

· Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера.

· Двойное лучепреломление.

· Искусственная оптическая анизотропия.

· Вращение плоскости поляризации оптически активными средами.

Контрольные задания

Вариант 1

1. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации света.

2. Определите степень поляризации света, если в частично поляризованном свете амплитуда светового вектора, соответствующая максимальной интенсивности света, в 2 раза больше амплитуды, соответствующей минимальной интенсивности.

3. Если интенсивность естественного света, проходящего через поляризатор и анализатор, уменьшается в 4 раза, то чему равен угол между их главными плоскостями?

4. На стеклянную пластинку (n = 1,7) падает естественный свет. Отраженный луч максимально поляризован. Определить угол между падающим и отраженным лучами.

5. Кристаллическая пластинка из исландского шпата с наименьшей толщиной d = 0,54 мкм служит пластинкой в четверть волны для l = 0,48 мкм. Определите разность n показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей.

6. Раствор глюкозы с массовой концентрацией C₁ = 0,3 г/см³, находящийся в стеклянной трубке, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света, проходящего через раствор, на угол j₁ = 36°. Определите массовую концентрацию С₂ глюкозы в другом растворе в трубке такой же длины, если он поворачивает плоскость поляризации на угол j₂ = 18°.

Вариант 2

1. Закон Малюса.

2. Если в частично поляризованном свете амплитуда светового вектора, соответствующая максимальной интенсивности света, в 1,5 раза больше амплитуды, соответствующей минимальной интенсивности, то чему равна степень поляризации света?

3. Во сколько раз ослабевает естественный свет, проходя через два николя, плоскости поляризации которых составляют угол j = 60°?

4. Чему равен показатель преломления стекла, если отраженный луч будет полностью поляризован при угле преломления 30⁰?

5. Кристаллическая пластинка из исландского шпата с наименьшей толщиной d = 0,86 мкм служит пластинкой в четверть волны для l = 0,59 мкм. Определите разность n показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей.

6. На какой угол повернет плоскость поляризации монохроматического света кварцевая пластинка толщиной 15 мм? Удельное вращение в кварце для данной длины волны α = 0,6 рад/мм.

Вариант 3

1. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера.

2. Степень поляризации света равна Р = 0,25. Найти отношение интенсивности поляризованной составляющей к интенсивности естественной составляющей.

3. Интенсивность света, прошедшего поляризатор и анализатор, угол между главными плоскостями которых составляет 30⁰, равна I₁. При изменении угла до 45⁰ интенсивность света изменилась до I₂. Чему равно отношение интенсивностей I₁/I₂ ?

4. Естественный луч света падает на полированную поверхность стеклянной пластины (n=1,54), погруженной в жидкость. Отраженный от пластины луч составляет угол j = 97⁰ с падающим лучом. Определить показатель преломления жидкости, если отраженный луч полностью поляризован.

5. Определите наименьшую толщину кристаллической пластинки в четверть волны для λ = 530 нм, если разность показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей для данной длины волны n = 0,01. Пластинкой в четверть волны называется кристалическая пластинка, вырезанная параллельно оптической оси, при прохождении через которую в направлении, перпендикулярном оптической оси, обыкновенный и необыкновенный лучи, не изменяя своего направления, приобретают разность хода равную λ/4

6. Определите массовую концентрацию С сахарного раствора, если при прохождении света через трубку длиной L = 20 см с этим раствором плоскость поляризации света поворачивается на угол j=10°. Удельное вращение сахара a=1,17 10^-2 рад·м²/кг.

Вариант 4

1. Двойное лучепреломление.

2. Если в частично поляризованном свете амплитуда светового вектора, соответствующая максимальной интенсивности света, в 3 раза больше амплитуды, соответствующей минимальной интенсивности, то чему равна степень поляризации света?

3. Угол j между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора равен 30°. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличить до 60°?

4. На стеклянную пластинку (n = 1,54) падает естественный свет. Отраженный луч максимально поляризован. Определить угол между падающим и отраженным лучами.

5. Определите наименьшую толщину кристаллической пластинки в полволны для λ = 530 нм, если разность показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей для данной длины волны n = 0,01.

6. Пластинка кварца толщиной d₁ = 2 мм, вырезанная перпенди­кулярно оптической оси кристалла, поворачивает плоскость по­ляризации монохроматического света определенной длины волны на угол φ₁ = 30°. Определить толщину d₂ кварцевой пластинки, помещенной между параллельными николями, чтобы данный мо­нохроматический свет гасился полностью.

Вариант 5

1. Искусственная оптическая анизотропия.

2. Степень поляризации частично поляризованного света составляет 0,75. Определите отношение максимальной интенсивности света, пропускаемого анализатором, к минимальной.

3. Во сколько раз уменьшиться интенсивность света после прохождения через два Николя плоскости поляризации которых составляют угол 60⁰, если в каждом Николе теряется 10% падающего на него света?

4. Луч естественного света отражается от плоскости стеклянного сосуда (n_ст =1,52), наполненного водой (n_в=1,33). Каким должен быть угол падения, чтобы отраженный луч был полностью поляризован?

5. Определите наименьшую толщину кристаллической пластинки в целую длину волны для λ = 530 нм, если разность показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей для данной длины волны n = 0,01.

6. Определите толщину кварцевой пластинки, для которой угол поворота плоскости поляризации монохроматического света определенной длины волны j = 45°. Удельное вращение в кварце для данной длины волны α = 0,6 рад/мм.

Вариант 6

1. Вращение плоскости поляризации оптически активными средами.

2. На плоскопараллельную пластину падает под углом Брюстера узкий пучок естественного света. Коэффициент отражения стекла ρ=0,8. Определить степень поляризации света, прошедшего через пластину.

3. Какой процент первоначальной интенсивности сохраниться после прохождения света через два Николя, плоскости которых составляют угол 75⁰ и каждый Николь в отдельности поглощает 5% падающего на него света?

4. Предельный угол полного внутреннего отражения некоторого вещества равен 45⁰. Чему равен для этого вещества угол полной поляризации?

5. Кристаллическая пластинка толщиной d=13,3 мкм служит пластинкой в четверть волны для λ = 530 нм. Определите разность показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей для данной длины волны.

6. Раствор глюкозы с массовой концентрацией C₁ = 0,21 г/см³, находящийся в стеклянной трубке, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света, проходящего через раствор, на угол φ₁ = 24°. Определить массовую концентрацию С₂ глюкозы в другом растворе в трубке такой же длины, если он поворачивает плоскость поляризации на угол φ₂=18°.

Вариант 7

1. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера.

2. Степень поляризации частично поляризованного света равна 0,5. Во сколько раз максимальная интенсивность света, проходящего через анализатор, больше минимальной?

3. Интенсивность света, прошедшего поляризатор и анализатор, угол между главными плоскостями которых составляет 45°, равна I ₁. При изменении угла до 60° интенсивность света изменилась до I ₂. Чему равно отношение I ₁ / I ₂ ?

4. Свет падает на границу раздела двух сред воздух-вода под углом Брюстера (53°). Чему равен угол преломления?

5. Определите, для какой длины волны кристаллическая пластинка из исландского шпата с наименьшей толщиной d = 0,48 мкм служит пластинкой в четверть волны, если она создает разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей равную n=0,02.

6. Определите толщину кварцевой пластинки, для которой угол поворота плоскости поляризации монохроматического света определенной длины волны j = 45°. Удельное вращение в кварце для данной длины волны α = 0,6 рад/мм.