题目
,如图所示,在两个透光轴方向相互垂直的偏振片中,插入偏振片_(3) 设入射自然光的光强为λ,试证明:当_(3) 设入射自然光的光强为λ,此自然光通过这一系统后,出射光的光强为_(3) 设入射自然光的光强为λ
,如图所示,在两个透光轴方向相互垂直的偏振片中,插入偏振片
,试证明:当
,此自然光通过这一系统后,出射光的光强为
题目解答
答案


答案:

解析
步骤 1:自然光通过第一个偏振片P1
自然光通过第一个偏振片P1后,根据马吕斯定律,光强变为 ${I}_{1}=\dfrac {{I}_{0}}{2}$ 。
步骤 2:光通过偏振片P3
设P3与P1的偏振化方向夹角为θ,则通过P3的光强为 ${I}_{3}={I}_{1}{\cos }^{2}\theta =\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta $ 。
步骤 3:P3以角速度w旋转
由于P3以角速度w旋转,所以 $\theta =\omega t$ 。
步骤 4:光通过偏振片P2
P2与P3的偏振化方向夹角为 $\dfrac {\pi }{2}-\theta $ ,根据马吕斯定律,出射光强为: $I={I}_{3}{\cos }^{2}(\dfrac {\pi }{2}-\theta )={I}_{3}{\sin }^{2}\theta $ 。
步骤 5:代入 ${I}_{3}=\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta $
把 ${I}_{3}=\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta $ 代入得: $I=\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta {\sin }^{2}\theta $ 。
步骤 6:利用三角函数关系
利用三角函数关系 ${\cos }^{2}\theta {\sin }^{2}\theta =\dfrac {1}{4}{\sin }^{2}2\theta $ 。
步骤 7:再利用 ${\sin }^{2}2\theta =\dfrac {1-\cos 4\theta }{2}$
可得 $I=\dfrac {{I}_{0}}{2}\times \dfrac {1}{4}\times \dfrac {1-\cos 4\theta }{2}=\dfrac {{I}_{0}(1-\cos 4\omega t)}{16}$ 。
自然光通过第一个偏振片P1后,根据马吕斯定律,光强变为 ${I}_{1}=\dfrac {{I}_{0}}{2}$ 。
步骤 2:光通过偏振片P3
设P3与P1的偏振化方向夹角为θ,则通过P3的光强为 ${I}_{3}={I}_{1}{\cos }^{2}\theta =\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta $ 。
步骤 3:P3以角速度w旋转
由于P3以角速度w旋转,所以 $\theta =\omega t$ 。
步骤 4:光通过偏振片P2
P2与P3的偏振化方向夹角为 $\dfrac {\pi }{2}-\theta $ ,根据马吕斯定律,出射光强为: $I={I}_{3}{\cos }^{2}(\dfrac {\pi }{2}-\theta )={I}_{3}{\sin }^{2}\theta $ 。
步骤 5:代入 ${I}_{3}=\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta $
把 ${I}_{3}=\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta $ 代入得: $I=\dfrac {{I}_{0}}{2}{\cos }^{2}\theta {\sin }^{2}\theta $ 。
步骤 6:利用三角函数关系
利用三角函数关系 ${\cos }^{2}\theta {\sin }^{2}\theta =\dfrac {1}{4}{\sin }^{2}2\theta $ 。
步骤 7:再利用 ${\sin }^{2}2\theta =\dfrac {1-\cos 4\theta }{2}$
可得 $I=\dfrac {{I}_{0}}{2}\times \dfrac {1}{4}\times \dfrac {1-\cos 4\theta }{2}=\dfrac {{I}_{0}(1-\cos 4\omega t)}{16}$ 。