以下叙述没有错误的是A. 自然光经偏振片后电场强度减半B. 偏振光经偏振片后强度减半C. 自然光经偏振片后强度减半D. 偏振光经偏振片后电场强度减半
A. 自然光经偏振片后电场强度减半
B. 偏振光经偏振片后强度减半
C. 自然光经偏振片后强度减半
D. 偏振光经偏振片后电场强度减半
题目解答
答案
解析
本题考查自然光和偏振光通过偏振片后的强度和电场强度变化情况,解题思路是分别分析自然光和偏振光通过偏振片时强度和电场强度的变化规律,再据此判断各选项的正确性。
自然光通过偏振片的情况
自然光包含各个方向的光振动,且各个方向的光振动强度相等。当自然光通过偏振片时,只有沿偏振片偏振化方向的光振动能够通过。由于自然光在各个方向上的光振动是均匀分布的,所以通过偏振片后,光的强度变为原来的一半。
设自然光的强度为$I_0$,通过偏振片后强度$I_1=\frac{1}{2}I_0$。而光的强度$I$与电场强度$E$的平方成正比,即$I = kE^2$($k$为比例常数)。设自然光的电场强度为$E_0$,通过偏振片后的电场强度为$E_1$,则$\frac{I_1}{I_0}=\frac{kE_1^2}{kE_0^2}=\frac{1}{2}$,可得$E_1 = \frac{\sqrt{2}}{2}E_0$,并非减半。所以选项A错误,选项C正确。
偏振光通过偏振片的情况
偏振光的光振动方向是固定的。设偏振光的强度为$I_2$,其电场强度为$E_2$,偏振片的偏振化方向与偏振光的光振动方向夹角为$\theta$。根据马吕斯定律,通过偏振片后的光强度$I_3 = I_2\cos^2\theta$。
当$\theta = 0^{\circ}$或$180^{\circ}$时,$\cos^2\theta = 1$,$I_3 = I_2$,强度不变;当$\theta = 90^{\circ}$或$270^{\circ}$时,$\cos^2\theta = 0$,$I_3 = 0$,强度变为零。所以偏振光通过偏振片后强度不一定减半,选项B错误。
同样根据$I = kE^2$,设通过偏振片后的电场强度为$E_3$,则$\frac{I_3}{I_2}=\frac{kE_3^2}{kE_2^2}=\cos^2\theta$,可得$E_3 = E_2\cos\theta$,电场强度也不一定减半,选项D错误。