Задачи на паляризацию света с решением

В сегодняшней статье традиционно разбираем решение задач по физике. Тема: поляризация света.

Хотите регулярно получать интересные новости? Подпишитесь на наш телеграм. А чтобы участвовать в акциях для клиентов или оформить заказ со скидкой, обязательно загляните на наш второй канал.

Поляризация света: решение задач

Глупо начинать решать задачи на поляризацию, не зная, что это такое. Поэтому, сначала почитайте теорию, а уже потом приступайте к практике. Приступая к решению задач, рекомендуем держать под рукой полезные формулы и руководствоваться универсальной памяткой по решению физических задач.

Задача на поляризацию №1

Условие

Пучок естественного света, идущий в воде, отражается от грани алмаза, погруженного в воду. При каком угле падения $ε_{B}$ отраженный свет полностью поляризован?

Решение

Воспользуемся формулой для угла Брюстера. Согласно закону Брюстера, свет, отраженный от диэлектрика, полностью поляризован в том случае, если тангенс угла падения:

$t g ε_{B} = n_{21}$

где $n_{21}$ — относительный показатель преломления второй среды (алмаза) относительно первой (воды).

Относительный показатель преломления равен отношению абсолютных показателей преломления этих сред. Следовательно:

$t g ε_{B} = \frac{n_{2}}{n_{1}} ε_{B} = a r c t g \frac{n_{2}}{n_{1}} = 61 ° 12'$

Ответ: $ε_{B} = 61 ° 12'$

Задача на поляризацию №2

Условие
Пучок естественного света падает на полированную поверхность стеклянной пластины, погруженной в жидкость. Отраженный от пластины пучок света составляет угол $φ = 97 °$ с падающим пучком. Определить показатель преломления n жидкости, если отраженный свет полностью поляризован

Задача на поляризацию №2 А

Решение

Также пользуясь законом Брюстера, запишем:

$t g ε_{B} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$

Согласно условию задачи, отраженный луч повернут на угол φ относительно падающего луча. Так как угол падения равен углу отражения, то:

$ε_{B} = \frac{φ}{2} t g (\frac{φ}{2}) = \frac{n_{2}}{n_{1}} n_{1} = \frac{n_{2}}{t g (\frac{φ}{2})} = 1, 33$

Ответ: $n_{1} = 1, 33$

Задача на поляризацию №3

Условие

На какой угловой высоте φ над горизонтом должно находиться Солнце, чтобы солнечный свет, отраженный от поверхности воды, был полностью поляризован?

Решение

В данном случае свет распространяется в воздухе, а значит, $n_{1} = 1$ .

$t g ε_{B} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = n_{2} ε_{B} = a r c t g (n_{2})$

Угловую высоту солнца над горизонтом найдем следующим образом:

$φ = 90 ° - a r c t g (1, 33) = 37 °$

Ответ: $φ = 37 °$ .

Задача на поляризацию №4

Условие

Угол Брюстера $ε_{B}$ при падении света из воздуха на кристалл каменной соли равен 57°. Определить скорость света в этом кристалле.

Решение

Для начала вспомним, что показатель преломления среды определяется как отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:

$n_{1} = \frac{c}{V_{1}} n_{2} = \frac{c}{V_{2}}$

Теперь запишем закон Брюстера:

$t g ε_{B} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{V_{1}}{V_{2}}$

По условию, свет падает из воздуха, значит:

$V_{1} = c t g ε_{B} = \frac{c}{V_{2}} V_{2} = \frac{c}{t g ε_{B}} = \frac{c}{t g 57 °} = 1, 94 \cdot 10^{8} \frac{м}{с}$

Ответ: $V_{2} = 1, 94 \cdot 10^{8} \frac{м}{с}$ .

Задача на поляризацию №5

Условие

Анализатор в k=2 раза уменьшает интенсивность света, приходящего к нему от поляризатора. Определить угол α между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора. Потерями интенсивности света в анализаторе пренебречь.

Решение

Для решения этой задачи запишем закон Малюса:

$I = I_{0} \cos^{2} α$

Здесь $I$ — интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор; $I_{0}$ — интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; $α$ — угол между направлением колебаний светового вектора волны, падающей на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора.

Из условия известно, что:

$k = 2 = \frac{I_{0}}{I}$

Отсюда:

$\frac{I}{I_{0}} = \cos^{2} α \cos^{2} α = \frac{1}{2} α = a r c \cos (\sqrt{\frac{1}{2}}) = 45 °$

Ответ: $α = 45 °$

Вопросы на тему «Поляризация света»

Вопрос 1. Что такое поляриция?

Ответ. Поляризация света - это явление выделения из пучка естественного света лучей с определенной ориентацией электрического вектора.

Вопрос 2. Приведите пример проявления поляризации в природе.

Ответ. В качестве широко распространённого случая поляризации света в природе можно считать блики на стеклянных витринах и водной поверхности.

Вопрос 3. Как люди используют феномен поляризации?

Ответ. Среди практических применений поляризации можно выделить:

поляризационные очки;
поляризационные фильтры в фототехнике;
3-D кинотеатры.

Вопрос 4. Сформулируйте закон Брюстера.

Ответ. Закон Брюстера выражает связь показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, при котором свет, отражённый от границы раздела диэлектриков, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.

$t g ε_{B} = n_{21}$

Вопрос 5. Сформулируйте закон Малюса.

Ответ. Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света $I_{0}$ и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.

$I = I_{0} \cos^{2} α$

Нужна помощь в решении задач и выполнении других заданий по учебе? Обращайстесь в профессиональный сервис помощи студентам 24/7.