高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光6 光的偏振 激光同步测试题

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02
思维导图
03
知识梳理
（一）课前研读课本，梳理基础知识
一、光的偏振
1．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。
2．光的偏振
(1)偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。
(2)自然光和偏振光
①自然光：太阳、日光灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”。
②偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫作偏振光。
(3)光的偏振现象说明光是一种横波。
二、偏振现象的应用
1．摄影技术中的应用：摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
2．偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：汽车夜间行驶与对面的车辆相遇时，如遇远光灯引发炫目，极易引起车祸。如果驾驶室的挡风玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振方向都沿同一方向并与水平面成45°角，可避免远光灯引发炫目，保证行车安全。
3．立体电影：在每架放映机前装有一块偏振片，其透振方向互相垂直。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片与左放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片与右边放映机前偏振片的透振方向一致。这样，左眼只能看到左边放映机放映出的画面，右眼只能看到右边放映机放映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。
三、激光
1．激光的产生：激光是一种频率相同、相位差恒定、振动方向一致的人造(选填“人造”或“自然”)光波，具有高度的相干性。
2．激光的特点及应用
（二）辨析
1. 自然光和偏振光的主要区别是什么?
【答案】在垂直于传播方向的平面内，自然光沿一切方向振动,偏振光沿某一特定方向振动。
2. 自然光经水面反射的光一定是偏振光吗?
【答案】自然光经水面反射和折射的光都是偏振光。
3. 利用激光测量地球到月球的距离,应用了激光哪方面的特点?
【答案】应用了激光的平行度好的特点
4. 什么是激光的“纯净”性?这一性质有何作用?
【答案】(1)应用了激光平行度好的特点。(2)“纯净”性是指频率、相位、偏振以及传播方向等性质完全相同。利用这个特点,双缝干涉实验和衍射实验用激光比用自然光更容易完成。可以用来传递信息。
04
题型精讲
【题型一】光的偏振
【点拨】
1.自然光与偏振光的比较
自然光
偏振光
不同点
光的
来源
直接从光源发出的光
自然光通过偏振片后的光或由某种介质反射或折射的光
光的振动方向
在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同
在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向(与偏振片透振方向一致)
相同点
不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直
2.自然光与偏振光的比较
（1）偏振光的形成
①让自然光通过偏振片形成偏振光．
②让自然光在两种介质界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．
（2）偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．
（3）光的偏振现象说明光是一种横波．
【典型例题1】（2024·北京东城·一模）图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验，下列说法正确的是（ ）
A．图甲正中央的亮点是由于光通过小孔沿直线传播形成的
B．图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的
C．图乙中的P、Q是偏振片，P固定不动，缓慢转动Q，只有如图中所示P、Q的“透振方向”相平行的位置时光屏才是亮的
D．图乙所示现象可以表明光波是横波
【答案】D
【详解】A．图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的，故A错误；
B．圆孔衍射，光的衍射现象的一种。光波通过细小圆孔后产生的衍射，屏上中央亮区多，暗区少，与光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样不一样。故B错误；
C．图乙中的P、Q是偏振片，P固定不动，缓慢转动Q，P、Q的“透振方向”相平行的位置时光屏是最亮的，P、Q的“透振方向”相垂直的位置时光屏是暗的，其他一般的夹角位置，亮度介于两者之间，故C错误；
D．只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选D。
【对点训练1】（2024·重庆·模拟预测）白炽灯正常发光时，其消耗的电能约有10%的部分用于产生可见光。如图所示，白炽灯发出的白光通过元件M照射到光屏P上。下列说法中正确的是（ ）
A．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是红色亮条纹
B．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是白色亮条纹
C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的颜色将发生变化
D．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化
【答案】B
【详解】AB．无论是单缝屏还是双缝屏，光屏上出现的图样中央都是白色条纹，单缝屏会出现衍射图样，双缝屏会出现干涉图样，故A错误，B正确；
CD．白炽灯发出的白光属于自然光，所以如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度不会发生变化，颜色也不会发生变化，故CD错误。
故选B。
【对点训练2】（22-23高二下·北京西城·期中）如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验说明（ ）
A．光在真空中可以传播B．光是一种横波
C．光是一种纵波D．光能发生衍射现象
【答案】B
【详解】光的偏振现象说明光是一种横波。故ACD错误；B正确。
故选B。
【基础强化】
1．（23-24高二下·福建三明·期末）与光的偏振原理有关的是（ ）
A．泊松亮斑B．3D电影C．小孔成像D．海市蜃楼
【答案】B
【详解】A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误；
B．3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象，故B正确；
C．小孔成像利用的是光沿直线传播，故C错误；
D．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生折射造成的，故D错误。
故选B。
2．（23-24高二下·上海·期中）图为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，通过右侧镜片可看见屏幕上的内容，而通过左侧镜片则看到一片黑，其原因是（ ）
A．左侧镜片上涂有增反膜
B．右侧镜片上涂有增透膜
C．光通过左侧镜片时发生了全反射
D．左侧镜片的偏振方向与屏幕发出光的振动方向垂直
【答案】D
【详解】ACD．3D眼镜的2个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片，由于图中电脑显示屏发出的偏振光的振动方向与左侧眼镜镜片的偏振方向垂直，所以没有光穿过左侧眼镜，左侧眼镜看不见电脑显示屏，故看到一片黑，并不是左侧镜片上涂有增反膜，也不是光通过左侧镜片时发生了全反射；故AC错误，D正确；
B．由于电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与右侧眼镜平行，所以有光穿过右侧眼镜，右侧眼镜看得见电脑显示屏，并不是右侧镜片上涂有增透膜。故B错误。
故选D。
3．（2024·江苏扬州·二模）观看立体电影时要戴偏振片制成的眼镜，眼镜左右镜片透振方向的夹角是（ ）
A．0°B．30°C．60°D．90°
【答案】D
【详解】观看立体电影时要戴偏振片制成的眼镜，由于左右两个放映窗口前的偏转片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏转方向也互相垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，两束光的偏转方向仍然垂直，所以眼镜左右镜片透振方向的夹角是90°。
故选D。
4．（23-24高二上·江苏盐城·期末）如图所示，光屏M、N和偏振片P、Q平行共轴，其中P固定、Q可绕轴转动。开始时Q与P偏振方向一致。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔射入，Q绕轴线缓慢旋转180°的过程中，透过偏振片到达光屏N上光的强度（ ）
A．始终变强B．先变强后变弱C．始终变弱D．先变弱后变强
【答案】D
【详解】太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动180°的过程，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则关于光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。
故选D。
5．（23-24高二下·河北保定·阶段练习）如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这个实验说明（ ）
A．光能发生干涉现象B．光能发生衍射现象
C．光是一种横波D．光是一种纵波
【答案】C
【详解】光的偏振现象说明光是一种横波。
故选C。
6．（23-24高二下·山西太原·期末）下列选项正确的是（ ）
A．可利用激光亮度高的特点来进行精确测距
B．激光与自然光相比，自然光更容易发生干涉现象
C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相平行的偏振片
D．通过转动加装在相机镜头前的偏振滤光片，可使照片中水下和玻璃后的景象清晰
【答案】D
【详解】A．可利用激光平行度高的特点来进行精确测距。故A错误；
B．激光与自然光相比相干性好，更容易发生干涉现象。故B错误；
C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片。故C错误；
D．通过转动加装在相机镜头前的偏振滤光片，可使照片中水下和玻璃后的景象清晰。故D正确。
故选D。
7．（23-24高一下·重庆沙坪坝·期末）关于激光的描述，下列说法正确的是（ ）
A．激光是纵波，不能发生偏振现象
B．激光在光导纤维中传递信息要比在真空中快
C．激光不能像无线电波那样用来传递信息
D．激光检查物体表面平整度利用了光的干涉原理
【答案】D
【详解】A．激光是横波，能够发生偏振现象，故A错误；
B． 折射率与光速关系有
可知，激光在光导纤维中传递信息要比在真空中慢，故B错误；
C．激光是一种电磁波，能够像无线电波那样用来传递信息，故C错误；
D．激光检查物体表面平整度是薄膜干涉现象，利用了光的干涉原理，故D正确。
故选D。
8．（23-24高二下·浙江湖州·期末）近日，一段“电力局用激光炮修剪树枝”的视频在网络走红，图中机器名为便携式激光清障仪，上方的树枝经过激光照射后断裂。下列关于激光说法不正确的是（ ）
A．激光是频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波
B．激光修剪树枝是利用激光亮度高、能量大的特点
C．激光测距利用了激光相干性好的特点
D．光纤通信是利用了激光能被调制，可以用来传递信息的特点
【答案】C
【详解】A．激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性，故A正确；
B．激光修剪树枝是利用激光亮度高、能量大的特点，故B正确；
C．激光测距利用激光测量很远目标的距离是应用了激光平行度好的特点，故C错误；
D．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
9．（23-24高二下·上海长宁·期末）偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”， θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源S，偏振片A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间，则O处光强__________（选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）；若保持A不动将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大，则保持B不动将A朝__________（选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大，光的偏振现象说明光是__________波。

【答案】 减弱 相同方向 横
【详解】[1]不放样品时，转动B使O处光最强，此时A、B的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使经过A的偏振光产生旋转角，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将明显减弱；
[2]若保持A不动将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大，则保持B不动将A朝相同方向转过角度θ后O处光强也一定最大；
[3]光的偏振现象说明光是横波。
【素养提升】
10．（23-24高二下·福建福州·期末）下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
A．图甲是单色光通过双缝后得到的干涉条纹
B．图乙中内窥镜应用了光的全反射原理
C．图丙为检验工件平整度的装置，利用了光的衍射原理
D．图丁是立体电影原理，利用了光的干涉现象
【答案】B
【详解】A．干涉条纹是等宽、等亮度的，衍射条纹是中央条纹最亮、最宽，向两侧越来越暗，越来越窄，甲图是单色光通过单缝后得到的衍射条纹，故A错误；
B．图乙中内窥镜应用了光的全反射原理，故B正确；
C．丙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，故C错误；
D．丁图是立体电影原理，利用了光的偏振现象，故D错误。
故选B。
【能力培优】
11．（23-24高二下·广东佛山·期末）如图所示，用红色激光对准球状水滴照射，背面放上一副白屏，就可以获得水中微生物的衍射图样，对此，下列说法正确的是（ ）
A．激光是一种横波，传播时需要介质
B．激光进入水滴后波长不会发生变化
C．微生物的大小接近激光波长时，衍射现象明显
D．换绿色激光照射水滴，一定不能得到微生物的衍射图样
【答案】C
【详解】A．激光属于电磁波，是一种横波，传播时不需要介质，A错误；
B．激光进入水滴后，频率不变，光速变小，根据公式
则波长减小，B错误；
C．当障碍物的大小小于等于光的波长时，会发生明显的衍射，故微生物的大小接近激光波长时，衍射现象明显，C正确；
D．绿色激光的波长小于红色激光的波长，但如果微生物的大小小于等于绿光的波长，也能发生明显的衍射，也能得到微生物的衍射图样，D错误；
故选C。
12．（23-24高二下·天津河东·期末）（多选）关于光现象的分析和理解，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角θ1逐渐增大到某一值后不再会有光线从a'面射出
B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是横波
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小双缝到屏的距离，两相邻亮条纹间距离Δx将减小
D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的干涉现象
【答案】BC
【详解】A．图甲中，根据几何关系可知，上表面的折射角等于下表面的入射角，当θ1等于90°时，下表面的入射角才等于临界角，下表面才发生全反射，所以无论怎么增大入射角，下表面的入射角都不会达到临界角，下表面都不会发生全反射，光线一定能从下表面射出，A错误；
B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是横波，B正确；
C．图丙是双缝干涉示意图，根据 ，若只减小双缝到屏的距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，C正确；
D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象，D错误。
故选BC。
物理素养
学习目标
1.物理观念：①了解光的偏振现象，知道激光的特性。②知道自然光和偏振光的区别。
2.科学思维：借助实例分析推理知道光是横波。
3.科学探究：经历光的偏振实验的过程，体会偏振光的特性。
4.科学态度与责任：通过生活中实例观察，引导学生体会物理之美，培养学习兴趣。
1.通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
2.知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
3.了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
重点关注：①偏振、偏振片、透振方向②偏振光、自然光③ 激光
特点
性质
应用
相干性高
激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性
单缝衍射和双缝干涉实验
光纤通信
全息照相
平行度好
激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度
精确的测距；提供目标指引；读取光盘上记录的信息等
亮度高
它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量
用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”