1. Каково новое значение угла между осями поляризации после уменьшения светового потока в 2 раза при повороте

Тема: Поляризация света

Инструкция:
1. Для вычисления нового значения угла между осями поляризации после уменьшения светового потока в 2 раза при повороте анализатора на 20 градусов, мы можем использовать закон Малюса. Согласно данному закону, интенсивность прошедшего света через поляризатор пропорциональна квадрату косинуса угла между осями поляризации. Если изначальная интенсивность равна I₀, то новая интенсивность после уменьшения светового потока в 2 раза будет I = I₀/2. По формуле Малюса, cos²(θ) = I/I₀, где θ - угол между осями поляризации. Решая данное уравнение, получаем cos(θ) = √(I/I₀) = √(1/2). Таким образом, угол между осями поляризации равен θ = arccos(√(1/2)) ≈ 45 градусов.

2. Идеальный поляризатор пропускает только половину светового потока от естественного источника, потому что он позволяет проходить только ту составляющую света, которая колеблется вдоль выбранной оси поляризации. Другая ортогональная составляющая света, перпендикулярная оси поляризации, будет полностью заблокирована и не пройдет через поляризатор. Идеальный поляризатор разделяет свет на две ортогональные составляющие, проходящую через него и поглощаемую им. Поэтому половина светового потока от естественного источника проходит через идеальный поляризатор, а другая половина блокируется.

3. При вращении линейно поляризованного света проходит через полуволновую пластинку, которая создает фазовую задержку на 180 градусов между двумя перпендикулярными поляризациями. В результате вращения полуволновой пластинки вокруг продольной оси, фазовый сдвиг между поляризациями также изменяется. Это приводит к изменению степени поляризации света. В частности, при вращении полуволновой пластинки на 90 градусов, линейно поляризованный свет становится кругово поляризованным.

4. Если через три идеальных поляризатора, повернутых на 30 градусов, проходит электромагнитная волна с амплитудой A₀, то каждый последующий поляризатор пропускает половину интенсивности предыдущего. Таким образом, через первый поляризатор пройдет интенсивность I₁ = (1/2)A₀², через второй - I₂ = (1/2)I₁ = (1/4)A₀², и наконец, через третий - I₃ = (1/2)I₂ = (1/8)A₀². Амплитуда электромагнитной волны связана с интенсивностью следующим соотношением: I = (1/2)ε₀cE₀², где E₀ - амплитуда электрического поля. Из этого соотношения следует, что амплитуда электрического поля E после прохождения через три поляризатора изменится в 2 раза, то есть E = √(I/I₀) = √(1/8)E₀ = (1/2√2)E₀. Поэтому амплитуда электромагнитной волны изменится в 2 раза после прохождения через три идеальных поляризатора.

Совет: Для более глубокого понимания поляризации света рекомендуется изучить закон Малюса, закон Брюстера, идеальные поляризаторы и их применение в оптических системах, таких как поляризационные микроскопы и солнцезащитные очки. Подробное изучение этих концепций поможет вам лучше понять поведение поляризованного света в различных ситуациях.

Задача для проверки: Через поляризатор проходит линейно поляризованный свет с интенсивностью I₀. Какова будет интенсивность света после прохождения через два поляризатора, если они повернуты относительно друг друга на угол 60 градусов? (Подсказка: используйте закон Малюса).