粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用第67节光的衍射和偏振激光训练含解析

第6、7节 光的衍射和偏振 激光A组·基础达标1．(多选)(2020年浙江联考)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天空变黄变暗，这是由于这种情况下(　　)A．只有波长较短的一部分光才能到达地面B．只有波长较长的一部分光才能到达地面C．只有频率较大的一部分光才能到达地面D．只有频率较小的一部分光才能到达地面【答案】BD　【解析】据光明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，据λ＝知，到达地面的光是频率较小的部分．2．在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是(　　)A．减弱反射光，从而使景物的像清晰B．增强反射光，从而使景物的像清晰C．增强透射光，从而使景物的像清晰D．减弱透射光，从而使景物的像清晰【答案】A　【解析】由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光．3．(多选)如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)(　　)【答案】ABD　【解析】自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，所以A、B、D正确．4．(多选)关于波动，下列说法正确的是(　　)A．各种波均会发生偏振现象B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警【答案】BD　【解析】只有横波才能发生偏振现象，A错误；白光是复色光，做单缝衍射和双缝干涉均能看到彩色条纹，B正确；波在传播过程中的传播速度与介质运动速度是两回事，二者没有可比性，C错误；在同一介质中，纵波传播速度大于横波的传播速度，D正确．5．(2020年扬州检测)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(　　)A．图甲是光的干涉图样B．图乙是光的衍射图样C．图丙是利用光的折射原理D．图丁是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率【答案】C　【解析】甲图是光的衍射图样，乙图是光的干涉图样，A、B错误；丙图是光的折射原理，C正确；丁图中光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，D错误．6．(多选)(2020年盐城联考)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图像更清晰．如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是(　　)A．做单缝衍射实验时，光强分布如图乙所示B．做单缝衍射实验时，光强分布如图丙所示C．做双缝干涉实验时，光强分布如图乙所示D．做双缝干涉实验时，光强分布如图丙所示【答案】AD　【解析】双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹．若做单缝实验时，光强分布如图乙所示，故A正确，B错误；若做双缝实验时，光强分布如图丙所示，故C错误，D正确．7．(2020年厦门联考)如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是(　　)A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的【答案】C　【解析】由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，A正确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，B正确；干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，C错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，D正确．8．(2020年湖州质检)关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是(　　)甲：单色光通过劈尖产生明暗条纹乙：单色光通过牛顿环产生明暗条纹丙：单色光通过双缝产生明暗条纹丁：单色光通过单缝产生明暗条纹A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大D．丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹【答案】D　【解析】丁实验中，单色光通过单缝产生的明暗条纹为光的衍射条纹，其他三个均为光的干涉条纹，A错误，D正确；牛顿环产生明暗条纹是不等距的，B错误；丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的波长越大，频率越小，C错误．9．(2020年金华检测)如图所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上的亮度变化情况，下列说法中正确的是(　　)A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光B．光屏上亮、暗交替变化C．光屏上亮度不变D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动【答案】C　【解析】因为太阳光为自然光，自然光沿各个方向振动的光的强度都相同，故光屏Q上的亮度不变，故选C.10．(多选)如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．关于这种温度计的工作原理，正确的说法是(　　)A．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大【答案】AC　【解析】温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小．B组·能力提升11.(多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直．在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是(　　)A．反射光束1消失B．透射光束2消失C．反射光束1和透射光束2都消失D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°角，透射光束2消失【答案】AD　【解析】自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振方向与纸面垂直，折射光的透振方向与纸面平行，因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因垂直于纸面无光；反射光束1消失，A正确，B、C错误；偏振片转动90°，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D正确．12．(多选)“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定糖量．偏振光通过糖水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标度值相比较，就能确定被测样品的含糖量了，如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，最后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(　　)A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α【答案】ACD　【解析】A、B之间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到达O处．当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度，到达O处的光强会明显减弱；但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度；因为A、B的偏振方向一致，故转动偏振片A也可以．故选A、C、D.13．(2020年日照模拟)夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是(　　)A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°【答案】D　【解析】此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中，而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中．若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误；若前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内，却可以透射进对面车内，C错误，D正确．14．如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由．(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透振方向垂直．【答案】见解析　【解析】(1)能．到达S1、S2的光是从同一束偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱．(2)不能．由于从P1、P2射出光的方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象．