沪科技版(2020)选修第一册第四节 光的衍射和偏振精品课后作业题
展开A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是亮条纹比原来暗些
B.与原来不相同的明暗相间的条纹,中央亮条纹较宽
C.只有一条与缝宽对应的亮条纹
D.无条纹,只存在一片红光
【答案】B
【解析】因产生了干涉现象,说明两缝都很窄,能够满足使红光发生明显衍射的条件,即挡住一条窄缝后,在屏上得到的是红光的单缝衍射图样,故选B。
2.某同学使用激光器做光源,在不透光的挡板上开一条宽度为0.05 mm的窄缝(水平),进行光的衍射实验,如图1所示,则他在光屏上看到的条纹是( )
图1
【答案】D
【解析】单缝衍射条纹中间宽,两侧越来越窄,又由于单缝是水平的,故衍射条纹也是水平的,D对。
3.下列四种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一种双缝干涉仪器和同一个单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮条纹;保持缝到屏距离不变)。其中属于蓝光的衍射图样的是( )
【答案】B
【解析】双缝干涉的图样是明暗相间的条纹,所有条纹宽度相同且等间距,所以A、C选项中的图样为干涉图样,单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越长,中央亮条纹宽度越大,红光的波长大于蓝光的波长,所以B项为蓝光的衍射图样,故B正确。
4.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,在光屏上得到如图2甲、乙、丙、丁四幅图样,关于光屏前传播方向上放置的装置,以下说法正确的是( )
图2
A.甲是单缝、乙是双缝
B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.甲是双缝、丁是小圆孔
D.丙是小圆孔、丁是小圆板
【答案】D
5.对衍射现象的定性分析,不正确的是( )
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象
B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D.光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论
【答案】D
【解析】光的衍射是光绕过障碍物继续传播的现象,衍射条纹是光波叠加的结果,干涉、衍射是波所特有的现象,所以选项A、B、C正确。光的衍射现象没有否定光沿直线传播的结论,所以选项D错误。
6.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是( )
A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
【答案】B
【解析】双缝干涉条纹是等间距的,而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外,两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小,因此1、3为双缝干涉条纹,2、4为单缝衍射条纹.相邻亮条纹间距Δx=eq \f(l,d)λ,红光波长比蓝光波长长,则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距,即1、3分别对应于红光和蓝光.而在单缝衍射中,当单缝宽度一定时,波长越长,衍射越明显,即中央条纹越宽越亮,黄光波长比紫光波长长,即2、4分别对应于紫光和黄光。综上所述,1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是:红、紫、蓝、黄,B正确。
7.当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立,而前下方又弥漫云雾时,有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环,这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象,当阳光照射较厚的云层时,日光射透云层后,会受到云层深处水滴或冰晶的反射,这种反射在穿过云雾表面时,在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么,下述现象中与“佛光”现象成因相同的是( )
A.雨后的彩虹
B.孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C.路面上的油膜阳光下呈现彩色
D.阳光照射下,树影中呈现一个个小圆形光斑
【答案】B
【解析】“佛光”现象属于衍射现象,孔雀羽毛色彩斑斓也属于衍射现象,B项正确。A项属于光的折射,C项属于光的干涉,D项属于小孔成像,故A、C、D均不正确。
8.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到( )
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹
C.彩色的直条纹 D.彩色弧形条纹
【答案】C
【解析】白炽灯发出的是复色光,其中各种色光的波长不同,产生的衍射条纹间距不同,各单色光相互叠加,成为彩色直条纹。
9.让太阳光垂直照射一块遮光板,板上有一个可以自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现( )
A.由大变小的三角形光斑,直至光斑消失
B.由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹,直至条纹消失
C.由大变小的三角形光斑,明暗相间的条纹,直至黑白色条纹消失
D.由大变小的三角形光斑,小圆形光斑,明暗相间的彩色条纹,直至条纹消失
【答案】D
【解析】当孔足够大时,由于光的直线传播,所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔的继续缩小,出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑,随着孔的进一步缩小,当尺寸与光波波长相当时,出现明暗相间的衍射条纹,最后随孔的闭合而全部消失,所以只有D正确。
10.(2022·上海·二模)单色光经一狭缝照射到光屏上,可观察到图样。观察到的图样是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【详解】单缝衍射时,中央亮条纹最宽最亮,两边依次变窄,变暗,这是单缝衍射条纹特征。故选A。
考点二 光的偏振
11.如图所示,一束自然光通过偏振片照射到光屏上,则图中光屏上没有发亮的是(偏振片上用箭头表示其透振方向)( )
【答案】C
【解析】自然光通过偏振片后成为偏振光,当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行时能够通过,垂直时不能通过,所以C正确。
12.当以入射光线为轴转动偏振片时,通过偏振片观察电灯、烛焰、月球、反光的黑板,看到现象有何不同( )
①观察电灯和烛焰时,透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
②观察电灯和烛焰时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
③观察月球和反光的黑板时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
④观察月球和反光的黑板时,透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
【答案】D
【解析】通过偏振片去观察电灯、烛焰时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化。因为灯光、烛光都是自然光,沿各个方向振动的光的强度相同,因此当偏振片旋转时,透射出来的光波的振动方向虽然改变了,但光的强弱没有改变。月球和黑板反射的光已经是偏振光,它通过偏振片透射过来的光线和强弱都会随偏振片的旋转发生变化,故D正确。
13.(2020·郑州七中期中)在日落时分拍摄水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是( )
A.减少阳光在水面上的反射光
B.最大限度地阻止阳光在水面上的反射光进入照相机镜头
C.增强光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
D.减弱光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
【答案】B
【解析】日落时分的阳光照射到水面上时,反射光很强,照相机镜头对着水面时,进入镜头的光线既有阳光经水面的反射光,又有由水中折射入空气的折射光,折射光线进入镜头所摄得的照片才是水下景物的像.在镜头上安装一个偏振片,转动偏振片方向使其透振方向与反射光的偏振方向垂直,即可最大限度地阻止反射光进入镜头,增强图像的清晰度。B正确。
14.(多选)当以入射光线的方向为轴转动偏振片时,通过偏振片观察电灯、烛焰、月球、反光的黑板,看到现象有何不同( )
A.观察电灯和烛焰时,透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
B.观察电灯和烛焰时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
C.观察月球和反光的黑板时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
D.观察月球和反光的黑板时,透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
【答案】BD
【解析】通过偏振片去观察电灯、烛焰时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化,因为灯光、烛光都是自然光,沿各个方向振动的光的强度相同,因此当偏振片旋转时,透射出来的光波的振动方向虽然改变了,但光的强弱没有改变;月球和黑板反射的光已经是偏振光,它通过偏振片透射过来的光线和强弱都会随偏振片的旋转发生变化,故B、D正确,A、C错误。
15.如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所戴的偏光眼镜的配置情况,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】立体电影是利用光的偏振现象来实现的.两台放映机同时放映着从不同角度同时拍摄的场景,并且放映机采用正好垂直的偏振光进行放映,观众所戴的眼镜左、右镜片的透振方向正好也相互垂直.只有透振方向与某束偏振光的偏振方向平行的镜片才能透过该束偏振光,这样,两只镜片分别只能透过来自两台放映机中某一台的偏振光,则观众同时能获得两束带有不同信息的光线,在脑海中便能复合成立体感很强的场景,所以B图所示情况正确。
综合能力练
16.沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象,发生沙尘暴时能见度只有几十米,天空变黄发暗,这是由于在这种情况下( )
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.只有频率较高的一部分光才能到达地面
D.没有光能够到达地面
【答案】B
【解析】根据光发生明显衍射现象的条件知,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光能到达地面,据λ=eq \f(c,f)知,到达地面的光是频率较低的一部分光,故选项B正确。
17.鉴别奶粉的质量,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,从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后,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的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。如图3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,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法错误的是( )
图3
A.到达O处的光的强度会明显减弱
B.到达O处的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处光的强度最大,偏振片B转过的角度等于α
D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光的强度最大,偏振片A转过的角度等于α
【答案】B
【解析】自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光,该偏振光经被测样品后,其偏振方向发生了偏转,即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α,到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致,故O处光的强度会明显减弱,故A正确,B错误;若将A或B转动一个角度,使得O处光的强度最大,说明它们转过的角度等于α,故C、D正确。
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