IB物理之Polarization的几种经典Paper 1考法

Polarization Paper 1 考法1
- unpolarized light 连续通过两个片 - 关注 intensity

思考过程：
用I0表示最开始的intensity。因为入射到first polarizer的是unpolarized light，经过first polarizer后，intensity变为0.5*I0. （无需推导，记住这个规律）
透过第一片后的光变为polarized light，此polarized light再次透过second polarizer时，intensity的变化规律满足Malus’s law。
Booklet给的公式是 I=I0*cos^2 θ, 公式中θ指的是入射到film时electric field oscillation的plane和 film可通过的plane之间的夹角，即为题目中标注的θ，应用到本题：
Final intensity = 0.5*I0*cos^2 θ，根据题意，θ从0增大到360度。
此时，物理转化为数学，I = 0.5*I0*cos^2 θ的函数图像是哪个选项？
此时学生要思考数学中y=k*cos^2 x的graph是什么样？答案是B。
反思过程：
本题用了哪些物理知识？
当unpolarized light 通过polarizer，intensity降1/2；
当polarized light通过polarizer，intensity变为原来的cos^2 θ。
本题用了哪些数学技能？
函数y=k*cos^2 x是什么样的graph？
如何将本题归纳成一类题？
Unpolarized light通过两个polarizer后，最终intensity随两片夹角的变化规律。

Polarization Paper 1 考法2
- unpolarized light 连续通过两个片 - 关注intensity&polarization

思考过程：
本题考查某个因素对final intensity和final polarization的影响。此因素是转动了first polarizer的transmission axis，如图所示。
有同学会不理解什么叫polarization of the transmitted light, 指的是polarized light其electric field所在plane的方向。
先思考“转动”行为是否影响最终的intensity？转动其实并不影响通过第一片后的intensity，因为无论如何转，第一片的场景都是unpolarized light incident on a polarizer, intensity都是减半。
转动前，第二片与第一片平行，第二片不再影响光强。
但转动后，第二片的入射光和第二片的transmission axis夹一个锐角，intensity下降为(cos θ )^2.
排除C、D。
那“转动”是否影响最终光的polarization呢？最终light的polarization总是平行于第二片的transmission axis的，题目中转动第一片，不会影响最终光的polarization。选A。
反思过程：
本题用了哪些物理知识？
当unpolarized light 通过polarizer，intensity降1/2；
当polarized light通过polarizer，intensity变为原来的cos^2 θ。
当unpolarized light 通过polarizer，oscillation plane会变成平行于此polarizer的transmission axis。
当polarized light通过polarizer，oscillation plane会转变为平行于此polarizer的transmission axis.
如何将本题归纳成一类题？
当unpolarized light连续通过两个片，转动第一片对final light的影响。

Polarization Paper 1 考法3
- polarized light连续通过两个片 - 关注 intensity 

思考过程
照射到第一个polarizer的光，是horizontally polarized light,通过后的intensity大小需应用Malus’s law.
Booklet给的公式是 I=I0*(cosθ)^2, 公式中θ指的是入射到film时electric field oscillation的plane和 film可通过的plane之间的夹角，即为题目中标注的θ，即本题中通过第一个片后Intensity变成 I0*(cosθ)^2,。
通过第二个片时，仍旧为polarized light照射到polarizer，仍旧使用Malus’s law，最终intensity变成
I0*(cosθ)^2*(cos(90-θ ))^2.
此形式难以看出到底是何种graph，需进一步进行数学运算整理，
因为cos(90-θ )=sin θ ，上式变为：I0*(cosθ)^2*(sinθ)^2；
因为sin(2*θ)=2 sin θ * cos θ,上式变为：0.25*I0*sin(2*θ)^2.
此时，物理问题转化为数学问题，y = k*sin(2x)^2函数当x在0-90度时的图像是什么样呢？选B。
因为本题是选择题，在得到 I0*(cosθ)^2*(cos(90-θ ))^2时，可分析各选项用排除法解题。当θ=0时，cos (90-0)=0,因为final intensity为零，排除A、D。当θ = 45度时，计算final intensity为I0/4，排除C。选B。
反思过程：
本题用了哪些物理知识？
当polarized light通过polarizer，intensity变为原来的cos^2 θ。
本题用了哪些数学技能？
利用cos(90-θ )=sin θ 和 sin(2*θ)=2 sin θ * cos θ对函数进行化简；
函数y=k*(sin 2x)^2是什么样的graph？
本题用了哪些技巧？
选graph类的选择题，在推导出函数后，可由特殊点代入函数计算来排除选项。
如何将本题归纳成一类题？
Polarized light通过两个polarizer后，最终intensity随两片夹角的变化规律。

Polarization Paper 1 考法4
- polarization using reflection from a non-metallic surface — what is the condition of “completely polarized”?

思考过程：
本题考查一个知识，unpolarized light 照射到non-metallic surface (非金属的面)，其reflected light 将变成partially polarized light; 如入射角恰好使得反射光线垂直于折射光线，那么reflected light 会变成completely polarized light.
反思过程：
本题用了哪些物理知识？
很直白，考查当unpolarized light照射到non- metallic surface时，什么条件下reflected light将变成completely polarized light.