2017学年高二物理人教版选修3-4练习：13.5-13.6 光的衍射 光的偏振.doc

5光的衍射6光的偏振A组(15分钟)1.对于光的衍射现象的定性分析,下列说法正确的是()A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象B.光的衍射现象是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论D.光的衍射现象说明了光具有波动性解析:光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性,而小孔成像说明光沿直线传播,而要出现小孔成像,孔不能太小,光的直线传播规律只是近似的,只有在光的波长比障碍物小很多的情况下,光才可以看成是直进的,所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,它们是在不同条件下出现的两种现象,故上述选项中正确的是A、B、D。答案:ABD2.关于衍射光栅,下列说法中正确的是()A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B.衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D.透射光栅中未刻的部分相当于透光的狭缝解析:对于透射光栅来说,当光照到刻痕上时,由于光发生漫反射而不能透过,故选项C错误。答案:ABD3.关于自然光和偏振光,下列观点正确的是()A.自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光却不能B.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光C.自然光只能是白色光,而偏振光不能是白色光D.自然光和偏振光都能使感光底片感光解析:振动沿各个方向均匀分布的光是自然光,而振动沿着特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射,所以选项A错误。光的偏振现象并不罕见,除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光,都是偏振光,所以选项B错误。光的颜色由光的频率决定,与光的振动方向无关,所以选项C错误。自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底片感光,选项D正确。答案:D4.关于衍射,下列说法正确的是()A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B.双缝干涉中也存在衍射现象C.一切波都很容易发生明显的衍射现象D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实解析:衍射图样是复杂的光波的叠加现象,双缝干涉中光通过两个狭缝时均发生衍射现象,一般现象中既有干涉又有衍射。一切波都能发生衍射,但要发生明显的衍射,需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件。答案:AB5.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。答案:C6.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现将其中一条缝挡住,让这束红光只通过一条缝,则在光屏上可以看到()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,而中央亮条纹变宽些C.只有一条与缝宽对应的亮条纹D.无条纹,只存在一片红光解析:本题一开始告诉我们产生了干涉现象,说明两缝都很窄,能够满足使红光发生明显衍射的条件,挡住一条缝后,在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图样的异同点:中央都出现亮条纹,但衍射图样中央亮条纹较宽,两侧都出现明暗相间的条纹;干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹,而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹。只有选项B正确。答案:B7.在拍摄日落时分水面下的景物时,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.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。前者光线进入镜头得到实际景物在水中的倒影的像,而后者光线进入镜头所摄得照片才是水下景物的像,两者在同一底片上相互干扰,使图像模糊不清。若在镜头上安装一偏振片,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。答案:B8.导学号38190100旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度,从而测定含糖量。其原理是偏振光通过糖的水溶液后,若迎着射来的光线看,偏振方向会以传播方向为轴线,旋转一个角度,这一角度称为“旋光角”,的值与糖溶液的浓度有关。将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D.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E.若使O处光强度再次最大,偏振片A、B均需转过角解析:偏振片只能让一定偏振方向的光通过,没有样品时,要使到达O处的光最强,偏振片A、B的透光方向应相同;当放入样品时,由于样品的“旋光角”是,光线经过样品后偏振方向不再与B的透光方向平行,故到达O处光的强度会明显减弱,A正确,B错误;偏振片B转过的角度等于,并与偏振光的方向平行时,光到达O处的强度将再次最大,C正确;同理,D正确,E错误。答案:ACD9.如图所示,通过游标卡尺外测量爪间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。(1)试通过图样分析四张照片对应的外测量爪间的宽度大小关系。(2)试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。解析:(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出,由题图甲到题图丁,衍射现象越来越明显,说明外测量爪间的狭缝越来越小,因此由题图甲到题图丁四张照片对应的外测量爪间的宽度越来越小。(2)题图丁中中央条纹的颜色为白色,因为各种色光在屏中央均为亮条纹,七色光叠加后,中央条纹即为白色。答案:(1)从图甲到图丁越来越小(2)见解析B组(15分钟)1.抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则()这是利用光的干涉现象这是利用光的衍射现象如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了A.B.C.D.解析:上述工作应用的原理是光的衍射,故正确;由衍射产生的条件可知丝越细衍射现象越明显,故也正确。答案:B2.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45D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45解析:若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平的话,从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃,司机面前将是一片漆黑,所以选项A错误;若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直,则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼,选项B错误;若前窗玻璃透振方向是斜向右上45,车灯玻璃的透振方向斜向左上45,则车灯发出的光经物体反射后无法透振进本车车窗内,却可以透振进对面车窗内,选项C错误。正确的措施是D。答案:D3.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小孔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,现保持入射光方向不变,将半圆玻璃柱绕通过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,偏振片所在平面与入射光束垂直,其透振方向与纸面平行,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以入射光束为轴旋转90角,透射光束2消失解析:自然光射到界面上,当反射光束与折射光束垂直时,反射光束和折射光束的偏振方向相互垂直,且反射光束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与纸面平行的偏振片P时,因垂直于纸面方向无光;反射光束1消失,选项A正确,选项B、C错误;偏振片转动90,因平行于纸面内的光消失,则透射光束2消失,选项D正确。答案:AD4.导学号38190101一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置如图所示,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.到达检偏振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.到达检偏振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.到达检偏振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.到达检偏振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。答案:AC5.在图中,甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像,其中图甲是光的(选填“干涉”或“衍射”)图像。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径(选填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径。解析:题图甲中出现明暗相间的条纹,是衍射现象,题图乙中出现圆形亮斑。只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象。题图甲是光的衍射图样,由于光波波长很短,约在10-7 m数量级上,所以题图甲对应的圆孔的孔径比题图乙所对应的圆孔的孔径小。题图乙的形成可以用光的直线传播解释