2020-2021学年6 光的偏振 激光练习

第四章　6

一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)

1．关于自然光和偏振光，以下说法正确的是(　B　)

A．自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同

B．偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光

C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光

D．晚上月亮光是自然光

解析：光源发出的光，沿着各个方向振动的光的强度都相同的光，叫作自然光。沿某个特定方向振动的光叫作偏振光，故A错B对；偏振光不能通过偏振片还原为自然光，C错；月亮光是偏振光，D错。

2．如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q。现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90°度，下列说法正确的是(　D　)

A．MN间为偏振光

B．PQ间为自然光

C．PQ间的光线亮度逐渐变暗

D．光屏N上的亮线逐渐变暗

解析：MP间为自然光，PN间为偏振光，故A、B错；PQ间亮度不变，光屏上亮度逐渐变暗，故C错D正确。

3．关于激光的应用，下列说法正确的是(　D　)

A．观看电影的眼镜是利用了光的衍射原理

B．利用激光是相干光，可以用在雷达上进行精确的测距

C．由于激光平行度好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息

D．利用激光亮度高，可以用在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜

解析：观看电影的眼镜是利用了透振方向互相垂直的偏振片，故A错误；利用激光平行度好，可以用在雷达上进行精确的测距，故B错误；利用激光相干性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故C错误；利用激光强度大、能量集中，可以用在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜，故D正确。

4．光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不能反映光的偏振特性的是(　D　)

A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化

B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光

C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰

D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

解析：通过手指的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象。其余各项均是光的偏振现象，故选D。

5．(多选)如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)(　ABD　)

解析：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，所以A、B、D正确。

6．(多选)“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定糖量。偏振光通过糖水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标度值相比较，就能确定被测样品的含糖量了，如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，最后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(　ACD　)

A．到达O处光的强度会明显减弱

B．到达O处光的强度不会明显减弱

C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α

D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α

解析：A、B之间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到O。当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度，到达O处的光强会明显减弱；但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度；因为A、B的偏振方向一致，故转动偏振片A也可以。故选ACD。

二、非选择题(共24分)

7．(10分)将手电筒射出的光照到平面镜上，发生反射后，再用偏振片观察反射光，发现旋转偏振片时有什么现象？说明什么？

答案：当旋转偏振片时，观察到旋转偏振片时亮度变化，说明反射光是偏振光。

8．(14分)一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010W，求：

(1)每列光脉冲的长度是多少？

(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？

答案：(1)3.0×10－3m　(2)300个

解析：(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3m。

(2)面积为1 cm2色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失。而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1 J

消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为n＝＝＝300(个)。

一、选择题(本题共3小题，每题9分，共27分)

1．(多选)小明同学在假期旅游期间学习摄影，他发现照相机镜头呈现淡紫色。如图所示是他拍摄的两张照片：甲图的湖泊远景照中，能看到远处拱桥的清晰倒影，看不到水面下的景物；乙图的湖水近景照中，能清楚看到鱼、石头等水下景物，则(　AD　)

A．镜头呈现淡紫色是镜头表面所镀膜使光发生干涉的结果

B．甲图拱桥倒影非常清晰是因为来自拱桥的光在水面发生了全反射

C．乙图水下景物的光射到水面时因入射角较小致反射光强而折射光弱

D．拍摄乙图时若安装透振方向与水面反射光偏振方向垂直的偏振片将更清晰

解析：照相机镜头镀了多层的增透膜，增强了可见光的透过性，由于高频的蓝光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此镜头呈现淡紫色，故A正确；甲图中的倒影是因为来自拱桥的光通过水面反射进入镜头而引起的，而全反射在光线由光密介质射入光疏介质才会发生，故B错误；当光从光密介质入射到光疏介质时，只有当入射角增大才会使反射光增强而折射光减弱，故C错误；拍摄乙图时，来自水下鱼的光通过水面的折射再进入镜头，为了使照片更清晰，可以利用偏振片来减少在水面发生反射而进入镜头的光，故D正确。

2．(多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2。现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直。在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是(　AD　)

A．反射光束1消失

B．透射光束2消失

C．反射光束1和透射光束2都消失

D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°角，透射光束2消失

解析：自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振方向与纸面垂直，折射光的透振方向与纸面平行，因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因垂直于纸面无光；反射光束1消失，A正确，B、C均错误；偏振片转动90°，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D正确。

3．(多选)如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。关于这种温度计的工作原理，正确的说法是(　AC　)

A．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大

B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小

C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小

D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大

解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小。

二、非选择题(共13分)

4．(13分)如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。

(1)在单色自然光源S后加一偏振片P。

(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透射光方向垂直。

答案：(1)能。到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于线偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱。

(2)不能。由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象。