题目
将三个偏振片叠放在一起,第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成(45)^circ 和(90)^circ 。(1)强度为(I)_(0)的自然光垂直入射到这一堆偏振片上,试求经每一个偏振片后的光强和偏振状态。(2)如果将第二个偏振片抽走,情况又如何?
将三个偏振片叠放在一起,第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成${45}^{\circ }$和${90}^{\circ }$。
(1)强度为${I}_{0}$的自然光垂直入射到这一堆偏振片上,试求经每一个偏振片后的光强和偏振状态。
(2)如果将第二个偏振片抽走,情况又如何?
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查自然光通过偏振片时的强度变化规律及偏振光的叠加原理,需结合马吕斯定律进行分析。
解题核心思路:
- 自然光→第一偏振片:自然光通过第一个偏振片后变为线偏振光,强度减半。
- 线偏振光→后续偏振片:线偏振光通过偏振片时,透过的光强由偏振片方向与光振动方向的夹角决定,需用马吕斯定律计算。
- 偏振方向关系:明确各偏振片方向之间的夹角是关键,尤其注意第二个与第三个偏振片之间的相对角度。
破题关键点:
- 第一偏振片的作用是将自然光转化为线偏振光。
- 第二、第三偏振片的作用是通过夹角调整光强,需逐次计算。
- 抽走第二偏振片后,第三偏振片与第一偏振片垂直,导致光强为零。
第(1)题
第一偏振片
- 自然光入射:强度为$I_0$的自然光入射。
- 第一偏振片作用:自然光变为线偏振光,强度为$I_1 = \dfrac{I_0}{2}$,振动方向与第一偏振片方向一致。
第二偏振片
- 夹角关系:第二偏振片方向与第一偏振片方向夹角为$45^\circ$。
- 马吕斯定律:透过的光强为
$I_2 = I_1 \cos^2 45^\circ = \dfrac{I_0}{2} \cdot \dfrac{1}{2} = \dfrac{I_0}{4}$ - 偏振状态:仍为线偏振光,振动方向与第二偏振片方向一致。
第三偏振片
- 夹角关系:第三偏振片方向与第一偏振片方向夹角为$90^\circ$,与第二偏振片方向夹角为$45^\circ$(因第二偏振片方向比第一偏振片偏$45^\circ$)。
- 马吕斯定律:透过的光强为
$I_3 = I_2 \cos^2 45^\circ = \dfrac{I_0}{4} \cdot \dfrac{1}{2} = \dfrac{I_0}{8}$ - 偏振状态:仍为线偏振光,振动方向与第三偏振片方向一致。
第(2)题
- 抽走第二偏振片后,第三偏振片方向与第一偏振片方向垂直。
- 马吕斯定律:透过的光强为
$I_3 = I_1 \cos^2 90^\circ = \dfrac{I_0}{2} \cdot 0 = 0$ - 结论:光强完全被阻挡,无光透过。