Номер 70.16, страница 244 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 70. Волновая оптика. Глава 9. Оптические явления - номер 70.16, страница 244.

70.16 [н] В луче солнечного света, дошедшем до нас, плоскости колебаний светового вектора всех составляющих луч волн ориентированы произвольным образом (рис. IX-63), луч не поляризован. Какие компоненты солнечного луча из 1—6 поляризационный фильтр поглотит полностью; пропустит, если его оптическая ось ориентирована так, как показано на рисунке?

$\vec{E}$

Рис. IX-63

Решение

Солнечный свет является естественным, или неполяризованным. Это означает, что вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ (световой вектор) в световой волне совершает колебания в самых разных плоскостях, перпендикулярных направлению распространения света. На рисунке условно показаны 6 таких плоскостей колебаний.

Поляризационный фильтр (или поляроид) — это оптическое устройство, которое пропускает световые колебания только в одной определённой плоскости, называемой плоскостью поляризации или оптической осью. Колебания, перпендикулярные этой оси, полностью поглощаются. Судя по вертикальным линиям на фоне рисунка, оптическая ось фильтра в данной задаче ориентирована вертикально.

Какие компоненты солнечного луча из 1–6 поляризационный фильтр поглотит полностью?

Фильтр полностью поглощает ту световую волну (компоненту), у которой плоскость колебаний вектора $\vec{E}$ перпендикулярна его оптической оси. Поскольку оптическая ось фильтра вертикальна, он полностью поглотит компоненту с горизонтальной плоскостью колебаний. На рисунке такой компонентой является волна под номером 4.

Ответ: Компонента 4.

Какие компоненты солнечного луча из 1–6 поляризационный фильтр пропустит?

Фильтр пропускает свет, если плоскость колебаний его вектора $\vec{E}$ не перпендикулярна оптической оси. Если плоскость колебаний составляет угол $\alpha$ с осью фильтра, то интенсивность прошедшего света определяется законом Малюса: $I = I_{0} \cos^2\alpha$. Пропускание будет происходить для всех компонент, у которых $\alpha \ne 90^\circ$.

- Для компоненты 1 вектор $\vec{E}$ параллелен оптической оси ($\alpha = 0^\circ$), поэтому она будет пропущена полностью (в идеальном фильтре).

- Для компонент 2, 3, 5 и 6 векторы $\vec{E}$ направлены под некоторым углом к оптической оси ($0^\circ < \alpha < 90^\circ$ или $90^\circ < \alpha < 180^\circ$). Каждую из этих компонент можно разложить на составляющую, параллельную оси (которая пройдет через фильтр), и составляющую, перпендикулярную оси (которая будет поглощена). Следовательно, эти компоненты будут пропущены частично.

- Для компоненты 4 вектор $\vec{E}$ перпендикулярен оси ($\alpha = 90^\circ$), поэтому она будет полностью поглощена и не будет пропущена.

Таким образом, фильтр пропустит (полностью или частично) все компоненты, кроме 4.

Ответ: Компоненты 1, 2, 3, 5, 6.