人教版 (2019)选择性必修 第一册光的偏振激光课堂检测

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一、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 ，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过 ，这个方向叫做“ 方向”.
2.自然光和偏振光
(1)自然光：太阳、电灯等普通 发出的光，包含着在 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 .这种光是“自然光”.
(2)偏振光：在垂直于传播方向的 ，沿着某个 的方向振动，这种光叫做 .
3.光的偏振现象说明光是一种 .
4.偏振现象的应用：照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等.
二、激光
1.激光的特点及应用
2.全息照相
(1)普通照相技术所记录的只是光波的 信息，而全息照相技术还可以记录光波的 信息.
(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的 原理.
【参考答案】方向 偏振片 透振 光源 垂直 相同 平面上 特定 偏振光 横波
相同 恒定 一致 好 强度 很大 强弱 相位 干涉
典型例题分析
考点一：偏振现象及其解释
【例1】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（偏振片上的箭头表示其透振方向）（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】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。故选C。
【变式练习】
1．如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（ ）
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处仍看不到光亮
【答案】B
【详解】A．自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。而a光是从电灯直接发出的光，为自然光，故A错误；B．以前一个选项的分析为基础，自然光通过A偏振片后，即变为偏振光，图中b光为偏振光，故B正确；C．人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，说明A、B两个偏振片的透振方向是互相垂直的，以SP为轴将偏振片B转过180°后，并没有改变偏振片B的透振方向，所以在P处仍然看不到光亮，故C错误；D．以SP为轴将偏振片B转过90°后，偏振片B的透振方向刚好与偏振片A的透振方向平行，通过偏振片A的光线也能透过偏振片B，在P处可以看到光亮，故D错误。故选B。
2．如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则（ ）
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为自然光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
【答案】D
【详解】AB．自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，它通过偏振片A后，即变为偏振光，故AB错误；CD．设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮；以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故C错，D正确。故选D。
考点二：偏振的应用
【例2】关于光的偏振，下列说法不正确的是（ ）
A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C．所有的波都具有偏振现象
D．立体电影是应用光的偏振的一个实例
【答案】C
【详解】A．自然光通过偏振片后，从而得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A正确；B．拍摄水面下的景物时，为防止反射光的干扰，所以在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故B正确；C．只有横波才能发生光的偏振现象，故C错误；D．立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故D正确。故选C。
【变式练习】
1．下列关于光学知识的应用说法正确的是（ ）
A．光导纤维利用了光的衍射原理
B．家中的门上安装的猫眼利用了光的反射原理
C．光学元件表面贴一层薄膜利用了光的折射原理
D．观看3D电影配戴的眼镜利用的光的偏振原理
【答案】D
【详解】A．光导纤维利用了光的全反射原理，选项A错误；B．家中的门上安装的猫眼利用了光的折射原理，选项B错误；C．光学元件表面贴一层薄膜利用了光的干涉原理，选项C错误；D．观看3D电影配戴的眼镜利用的光的偏振原理，选项D正确。故选D。
2．下列关于光的现象，说法正确的是（ ）
A．3D电影应用了光的干涉B．泊松亮斑说明了光具有偏振现象
C．光沿直线传播说明光不会发生衍射D．托马斯·杨实验证明了光是一种波
【答案】D
【详解】A．3D电影应用了光的偏振现象，故A错误；B．泊松亮斑说明了光具有衍射现象，故B错误；C．衍射是光的特性，在光的波长比障碍物尺寸小的情况下，衍射现象不明显，可以认为光是沿直线传播的，故C错误；D．托马斯·杨实验证明了光能发生干涉，进而说明光是一种波，故D正确。故选D。
考点二：激光的特点及其应用
【例3】激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中不正确的是（ ）
A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度
B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好
【答案】C
【详解】A．激光的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，所以可以用来控制核聚变，故A正确，不符合题意；B．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确，不符合题意；C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误，符合题意；D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好，在传播很远距离后还可以保持一定的强度，故D正确，不符合题意。故选C。
【变式练习】
1．下列选项与多普勒效应无关的是（ ）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
【答案】A
【详解】A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误，符合题意；B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确，不符合题意；C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确，不符合题意；D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故D正确，不符合题意。故选D。
2．下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，不正确的是（ ）
A．电影是利用了光的偏振现象
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象
C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
【答案】B
【详解】A．电影是利用了光的偏振现象，A正确；B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象。B错误；C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰。C正确；D．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性。D正确。选不正确的，故选B。
方法探究
对偏振方向与透振方向的理解
透振方向：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，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”.
(1)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片.
(2)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间.
课后小练
一、单选题
1．夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振动方向与路面平行。人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的，镜片的透振方向应是（ ）
A．竖直的B．水平的C．斜向左上45°D．斜向右上45°
【答案】A
【详解】夏天，柏油路面上的反射光对人的眼睛刺激过大，为了减弱对人眼睛的影响，人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃材料制成的偏振片，该偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直，由于反射光的振动方向与路面平行，则镜片的透振方向应该沿竖直方向。故选A。
2．在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜，是利用了激光的（ ）
A．单色性好B．方向性好C．亮度高D．相干性好
【答案】C
【详解】在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜，是利用了激光的亮度高，能量强的特点。故选C。
3．关于光的特性，下列描述正确的是（ ）
A．一束自然光通过两个相互垂直的偏振片后没有光了，说明光是纵波
B．雨后路面上的油膜形成彩色的条纹，是光的衍射现象
C．分别用单色红光和单色绿光通过同一双缝干涉装置，后者条纹间距较宽
D．光照射到不透明的小圆盘上，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑是光的衍射现象
【答案】D
【详解】A．偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，A错误；B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的薄膜干涉，B错误；C．根据光的干涉公式
可知，红光波长长，对应的条纹间距较宽，C错误；D．光照射到不透明的小圆盘上，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑是光的衍射现象，D正确。故选D。
4．关于激光，下列说法正确的是（ ）
A．激光是自然光的一种
B．自然界中某些天然物体也可以发出激光
C．激光可以像刀子一样切除肿瘤
D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
【答案】C
【详解】AB．激光是用人工方法激发的一种特殊的光，是人工产生的，不是天然光，故AB错误；C．激光亮度高，能量集中，可以像刀子一样切除肿瘤，故C正确；D．激光和自然光一样能发生衍射现象，故D错误。故选C。
5．关于光的现象，下列说法正确的是（ ）
A．光的偏振现象说明光是电磁波
B．雨后天空出现的彩虹是光的反射现象
C．露珠呈现的彩色是光的干涉现象
D．通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象
【答案】D
【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，无法说明光是电磁波，A错误；B．雨后天空中出现的彩虹是阳光被空气中的小水珠折射后，发生色散形成的，B错误；C．露珠呈现的彩色是光的色散现象，C错误；D．通过狭缝看太阳光呈现的彩色，符合衍射的条件，所以该现象是光的衍射现象，D正确。故选D。
6．关于光的特性，下列描述正确的是（ ）
A．一束自然光通过两个相互垂直的偏振片后没有光了，说明光是纵波
B．雨后路面上的油膜形成彩色的条纹，是光的衍射现象
C．光照射到不透明的小圆盘上，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑是光的衍射现象
D．分别用单色红光和单色绿光通过同一双缝干涉装置，后者条纹间距较宽
【答案】C
【详解】A．一束自然光通过两个相互垂直的偏振片后没有光了，说明光是横波，A错误；B．雨后路面上的油膜形成彩色的条纹，是光的薄膜干涉现象，B错误；C．光照射到不透明的小圆盘上，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑是光的衍射现象，C正确；D．红光波长较长，由可知，红光的条纹间距较宽，D错误。故选C。
7．以下说法不正确的是（ ）
A．在河岸边观察水中景物，视深小于实深；从水中观察河岸边景物，景物变高大
B．泊松亮斑实验支持了光的波动说
C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
【答案】D
【详解】A．因为光的折射，在河岸边观察水中景物，视深小于实深；从水中观察河岸边景物，景物变高大，A正确；B．泊松亮斑实验支持了光的波动说，B正确；C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的，C正确；D．光的偏振现象说明光是一种横波，D错误。本题选不正确项，故选D。
8．用题图所示装置研究偏振现象，是两块完全相同的圆形偏振片，为观测点，和两块偏振片的中心共线，且偏振片与AB连线垂直，两偏振片可绕AB连线转动，下列说法正确的是（ ）
A．固定，转动，则处光强均发生变化
B．固定，转动，则处光强均不发生变化
C．同时转动和，A处光强不变，B处光强可能变化
D．同时转动和，处光强均发生变化
【答案】C
【详解】AD．自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同，故无论是否转动，A处光强不变，故AD错误；B．若转动，固定，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，故B错误；C．同时转动和，同理当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，故C正确。故选C。
二、多选题
9．关于激光，下列说法中正确的是（ ）
A．激光是由自然界中某种物质直接发光产生的
B．激光在真空中传播的速度大于
C．激光反射也遵循反射定律
D．激光通过小孔时能产生衍射现象
【答案】CD
【详解】A．激光是人造光，自然界中无法直接产生，故A错误；B．激光在真空中传播的速度也等于3×108m/s，故B错误；C．激光在界面上也可以发生反射，并且反射时也遵循反射定律，故C正确；D．衍射是一切波具有的现象，故激光通过小孔时也能产生衍射现象，故D正确。故选CD。
10．关于光的干涉、光的衍射、光的偏振实验，下列描述错误的是（ ）
A．甲图为单缝衍射图样，乙图为双缝干涉图样
B．改用波长较长的入射光实验，甲图中条纹间距变大
C．色彩斑谰的肥皂泡，五颜六色的油膜的形成原理与丙图相同
D．用照相机拍摄水下景物时，使用偏振镜可以减少水面反射光的干扰应用了丁图的原理
【答案】A
【详解】A．双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故甲为双缝干涉图样，故A错误，符合题意；B．根据条纹间距公式，当改用波长较长的入射光实验，甲图中条纹间距变大，故B正确，不符合题意；C．丙图是光的干涉现象，而五颜六色的油膜的形成是干涉现象，故C正确，不符合题意；D．丁图是光的偏振原理，用照相机拍摄水下景物时，使用偏振镜可以减少水面反射光的干扰应用了丁图的原理，故D正确，不符合题意。故选A。
11．如图所示，一束由两种单色光组成的复色光I从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两束光，折射角分别为和，且。下列说法正确的是（ ）
A．若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是黄光
B．与光束Ⅱ相比，光束Ⅲ的折射率比较大、临界角小、容易全反射
C．若分别用这两种光做实验，都有偏振现象，但光束Ⅲ不容易衍射、干涉条纹较密
D．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比，波长之比
【答案】BC
【详解】A．蓝光的折射率比黄光的折射率大，当入射角相等时，蓝光的折射角更小，若光束Ⅱ是蓝光，则光束Ⅲ不可能是黄光，故A错误；B．由A分析可知，光束Ⅲ的折射率较大，根据可知光束Ⅲ的临界角小、容易全反射，故B正确；C．光是横波，都可以发生偏振现象，光束Ⅲ折射率大，频率大，则波长小，不容易发生衍射，根据可知干涉条纹较密，故C正确；D．设入射角为，则
结合
以及
可得
两光的频率未知，无法求出波长之比，故D错误。故选BC。
12．2021年7月1日上午，中国共产党成立100周年庆祝大会在北京天安门隆重举行，中央广播电视总台全程直播。央视首次使用5G网络代替传统微波技术进行移动4K高清视频直播。5G技术大带宽、低时延的技术优势在直播中得以充分展现，全国人民看到了精彩的现场直播，下列说法正确的是（ ）
A．在广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低是两个喇叭发出的声波的干涉现象造成的
B．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，单个基站覆盖范围更大，更利于信号绕过障碍传播
C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，膜的厚度为入射光在膜中波长的，这是利用了光的薄膜干涉原理
D．当天活动结束后有演职人员发现，前方路面有水可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是一种光的偏振的现象。
【答案】AC
【详解】A．广场上两个喇叭之间行走时，两个喇叭发出的声波在传播的重叠区域有些地方振动加强、有些地方振动减弱，所以会听到声音忽高忽低，这是两声波干涉造成的，故A正确；B．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，意味着波长更短，不利于信号绕过障碍物传播，缺点就是单个基站覆盖范围小，需要更多基站才能实现信号全覆盖，故B错误；C．现场摄影师使用的照相机镜头利用光的薄膜干涉原理，采用镀膜技术增加透射光，当膜的厚度为入射光在膜中波长的时，使得光在膜的前后两个表面的反射光的光程差恰好为光在膜中的半波长，则反射光相消、从而增加透射，故C正确；D．当看到前方路面有水可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度减少，光在传播过程中发生了全反射，故D错误。故选AC。
三、填空题
13．请根据我们所学过的内容，写出正确的内容，观看3D电影《复仇者联盟4》时，所佩戴的眼镜利用了光的___________（选填“偏振”或“衍射”）知识，光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率___________（选填“小”或“大”）。
【答案】 偏振 大
【详解】[1]3D电影放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜利用了光的偏振原理；[2]发生全反射的条件是：光从光密介质到光疏介质且入射角大于或等于临界角，故光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大。
14．图是观察光的偏振现象的示意图．其中第一片偏振片A叫做起偏器，其作用是_____________；第二片偏振片B叫做检偏器，其作用是_____________．当B相对于A转动时，会看到透射光强度__________（选填“不变”或“变化”）。
【答案】 把自然光变成偏振光 检验光是否是偏振光 变化
【详解】[1]偏振器的作用是把自然光变成偏振光；[2]检偏器的作用是检验光是否是偏振光；[3]因为有部分光被阻挡，所以会看到透射光强度发生变化。
15．太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带的现象属于光的______现象；太阳光照射下水面上的薄油层会呈现彩色花纹的现象属于光的______现象；通过两支铅笔间的狭缝观察远处日光灯会看到彩色条纹的现象属于光的 ______ 现象（选填“干涉”、“衍射”或“色散”）。光波是______波（选填“纵波”“横波”）。
【答案】 色散 干涉 衍射 横波
【详解】解:[1]太阳经玻璃三棱镜后形成彩色光带的现象属于光的色散现象。
[2]太阳光照射下水面上的薄油层会呈现彩色花纹的现象是薄膜干涉，属于光的干涉现象。
[3]经两只铅笔间的狭缝观察远处的日光灯会看到彩色条纹的现象属于光的衍射现象。
[4]光的偏振现象说明了光波是横波。
16．小明同学从新闻上看到,2017年9月起“复兴号”将在京沪高铁以350公里时速运行．为了一睹“复兴号”容颜,小明利用国庆假期,带上相机,爬上京沪高铁旁边的小山岗．刚爬上小山岗,他就听到火车笛声,而且笛声越来越尖锐,由此他判断火车_______(填“向他驶来"或“离他远去”);为了能拍到“复兴号”的清晰图片,他架起带来的单反相机．相机的镜头呈淡紫色,这是因为镜头上镀了一层膜,根据________知识可知此膜可以减少光的反射损失;为避免火车车窗玻璃反射光使照片不清晰,他还要在镜头前加上_______．
【答案】 向他驶来 薄膜干涉(或 光的干涉) 偏振片(或偏振片镜头)
【详解】笛声越来越尖锐，即频率越来越高，根据多普勒效应可知，火车向他驶来，
镜头镀了一层膜是薄膜干涉，增加入射光量，
为避免火车车窗玻璃反射光使照片不清晰，应在镜头前加上偏振片．
特点
应用
相干性强：激光具有频率 、相位差 、偏振方向 的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性
光纤通信
平行度好：激光的平行度非常 ，传播很远的距离后仍能保持一定的
激光会聚一点，读取光盘上记录的信息，激光测距等
亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中 的能量
用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等