物理光學教程第六章題目詳解

2022-09-07 09:27:06 字數 1132 閱讀 7811

第七講解題指南

6-1 試說明以下幾種光波的偏振態:

(1)(2)(3) 及、的合成波。

(1) 由於:

所以d是2、4象限線偏振波

(2) 由於:

所以d是右旋圓偏振波

(3)由於:

所以均是左旋圓偏振波

6-2 (1)試分別寫出沿z方向傳播的左、右旋圓偏振波的波函式表示式。假設兩波的頻率均為ω,振幅分別為:。

(2) 試用瓊斯向量說明上述兩圓偏振波疊加後合成波的偏振態,並畫圖表示。

,, 合成為長軸在x方向的右旋正橢圓偏振波。

6-3 一束振動方向與圖平面成角的線偏振光波垂直入射到菲涅耳菱形

鏡(n=1.51)的端面上,如圖所示。試問經菱形鏡兩個斜面反射後,出射光的偏振態為何?

題6-3圖

解:入射線偏振波d分解為,對應p分量,對應s分量。

一次全反射的位相躍變之差(相對位相躍變):

代入:求出:

所以,出射光:,為右旋圓偏振光。

6-4 有一橢圓偏振波,其瓊斯矩陣為。試求與之正交、且能量相同的橢圓偏振波的瓊斯矩陣。並畫圖表示這兩個波的向量端點軌跡及旋向。

設:,若:,則

於是有:

必有:,解出:

① 當時,振幅係數滿足:,

解出:無論那種情況,都有:

②當時,振幅係數滿足:,

解出:於是有:

總之,是與正交,且能量相同的右旋橢圓偏振光。

6-5 試把橢圓偏振波分解成:

(1) 兩個與x軸成角而且相互垂直的線偏振波;

(2) 兩個旋轉方向相反的圓偏振波。

按照偏振光分解基本公式(6-27):

⑴ 選取正交基

⑵ 選取正交基

6-6 一束自然光入射到空氣-玻璃(=1.54)介面上。

(1) 試討論在範圍內折、反射光的偏振態。

(2) 如果入射角為,試求反射光和折射光的偏振度。

(1) 利用菲涅耳公式,(1-124)-(1-127)可以匯出:

反射光的偏振度:

折射光的偏振度:

上式推導中利用關係:,

1-135)

代入引數,算出結果:

說明入射角等於布儒斯特角,反射光為線偏振光。

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