新教材適用2023-2024學(xué)年高中物理第四章光及其應(yīng)用6.光的衍射與偏振7.激光課后訓(xùn)練教科版選擇性必修第一冊(cè)

6.光的衍射與偏振7.激光課后訓(xùn)練鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣,下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是()(a)(b)(c)(d)A.(a)、(c) B.(b)、(c)C.(a)、(d) D.(b)、(d)答案:D解析:單縫衍射條紋的特點(diǎn)是中央亮條紋最寬、最亮,雙縫干涉條紋的特點(diǎn)是等間距的條紋,所以(a)是干涉條紋,(b)、(d)是單縫衍射條紋,(c)是水波的衍射圖樣。2.(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是()A.其他條件不變,將入射光由黃色換成綠色,衍射條紋間距變窄B.其他條件不變,使單縫寬度變小,衍射條紋間距變窄C.其他條件不變,換用波長較長的光照射,衍射條紋間距變寬D.其他條件不變,增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬答案:ACD解析:黃光波長大于綠光波長,當(dāng)單縫寬度一定時(shí),波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,條紋間距也越寬,所以A、C正確;當(dāng)光的波長一定時(shí),單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,衍射條紋間距會(huì)變寬,B錯(cuò)誤;當(dāng)光的波長一定,單縫寬度也一定時(shí),增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距會(huì)變寬,D正確。3.下列應(yīng)用激光的實(shí)例中,不正確的是()A.因?yàn)榧す獾南喔尚院?所以可以用激光光源直接照射雙縫做干涉實(shí)驗(yàn)B.激光的亮度高,因此我們可以用激光束來切割物體,焊接金屬,在硬質(zhì)難熔材料上打孔,醫(yī)學(xué)上用激光“刀”做切除腫瘤等外科手術(shù)C.激光是很好的單色光,它產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象最清晰。利用干涉現(xiàn)象可以精確測(cè)量物體的長度D.激光的亮度高,可以用來照明答案:D解析:在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),一般要在雙縫前加一個(gè)單縫,目的是產(chǎn)生兩列頻率相同的相干波,才能觀察到雙縫干涉現(xiàn)象,而激光的相干性好,故可以用激光光源直接照射雙縫做干涉實(shí)驗(yàn),故A正確;激光具有平行度好、亮度高等特點(diǎn),醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn),但不能用來照明,故B正確,D錯(cuò)誤;激光是很好的單色光,它產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象最清晰,利用干涉現(xiàn)象可以精確測(cè)量物體的長度,并且精確度高,故C正確。4.一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋,現(xiàn)將其中一條窄縫擋住,讓這束紅光只通過一條窄縫,則在光屏上可以看到()A.與原來相同的明暗相間的條紋,只是亮條紋比原來暗些B.與原來不相同的明暗相間的條紋,而中央亮條紋變寬些C.只有一條與縫寬對(duì)應(yīng)的亮條紋D.無條紋,只存在一片紅光答案:B解析:雙縫為相干光源的干涉,單縫為光的衍射,且干涉和衍射的圖樣不同。衍射圖樣和干涉圖樣的異同點(diǎn):中央都出現(xiàn)亮條紋,但衍射圖樣中央亮條紋較寬,兩側(cè)都出現(xiàn)明暗相間的條紋,干涉圖樣為等間隔的明暗相間的條紋,而衍射圖樣兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋,且亮度迅速減弱,所以本題正確選項(xiàng)為B。5.某次光的衍射實(shí)驗(yàn)中,觀察到如圖所示的明暗相間的圖樣,則障礙物為()A.很小的不透明圓板B.中間有較小圓孔的不透明擋板C.很大的不透明圓板D.中間有較大圓孔的不透明擋板答案:B解析:用光照射很小的不透明圓板時(shí)后面出現(xiàn)一亮點(diǎn),即泊松亮斑,故A錯(cuò)誤;用光照射中間有較小圓孔的不透明擋板時(shí)是明暗相間的衍射圖樣,故B正確;用光照射很大的不透明圓板時(shí)后面是一片陰影,故C錯(cuò)誤;在衍射實(shí)驗(yàn)中,如果不透明擋板中間的圓孔比較大時(shí),不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象,或者衍射現(xiàn)象不明顯,觀察不到明暗相間的圖樣,故D錯(cuò)誤。6.(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波,下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相繼通過兩個(gè)偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片,透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時(shí),反射光線是偏振光C.日落時(shí)分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振光片,可以使景象更清晰D.通過手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋答案:ABC解析:自然光通過第一個(gè)偏振片后形成單一振動(dòng)方向的偏振光,再通過第二個(gè)偏振片時(shí),若偏振片的透射方向與此偏振光的振動(dòng)方向垂直,則無光透過第二個(gè)偏振片,若二者平行則透射光最強(qiáng),故選項(xiàng)A反映了光的偏振;一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光線與折射光線垂直時(shí),反射光線和折射光線都是偏振光且偏振方向垂直,選項(xiàng)B反映了光的偏振;拍攝水中景物或玻璃櫥窗中景物時(shí),由于水或玻璃表面反射光較強(qiáng),使所拍攝景物不清晰,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振光片,使其透振方向與反射光的偏振方向垂直,則有效防止反射光進(jìn)入照相機(jī),從而使所拍景象更清晰,選項(xiàng)C反映了光的偏振;通過手指間的縫隙觀察日光燈,看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象。能力提升1.(多選)如圖所示,P是豎直方向的偏振片(用實(shí)線表示透振方向),下列四種光束中,哪幾種照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光()A.太陽光B.沿豎直方向振動(dòng)的光C.沿水平方向振動(dòng)的光D.沿與豎直方向成45°角振動(dòng)的光答案:ABD解析:只要光的振動(dòng)方向不與偏振片的透振方向垂直,光都能通過偏振片,故A、B、D正確。2.如圖所示,(a)表示單縫,(b)表示雙縫,用某單色光分別照射豎直放置的單縫和雙縫,在縫后較遠(yuǎn)位置豎直放置的光屏上可以觀察到明暗相間的條紋(圖中陰影表示亮條紋),則()A.圖(c)表示單縫衍射條紋,圖(d)表示雙縫干涉條紋B.單縫S越寬,越容易觀察到對(duì)應(yīng)的明暗條紋C.雙縫間距離越小,對(duì)應(yīng)條紋間距越大D.照射雙縫的單色光波長越短,對(duì)應(yīng)條紋間距越大答案:C解析:根據(jù)單縫衍射條紋間距不等,而雙縫干涉條紋間距相等,則有題圖(c)表示雙縫干涉條紋,題圖(d)表示單縫衍射條紋,故A錯(cuò)誤;根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知,單縫S越窄,越容易觀察到對(duì)應(yīng)的明暗條紋,故B錯(cuò)誤;在雙縫干涉中,干涉條紋的間距Δx=ldλ,由公式可得,條紋間距與波長λ、雙縫與屏之間的距離l成正比,與雙縫間的距離d成反比,故C正確,D3.下圖是一種利用光纖溫度傳感器測(cè)量溫度的裝置,一束偏振光射入光纖,由于溫度的變化,光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化,從而使偏振光的振動(dòng)方向發(fā)生變化,光接收器接收的光強(qiáng)度就會(huì)變化。設(shè)起偏振器和檢偏振器透振方向相同,關(guān)于這種溫度計(jì)的工作原理,下列說法正確的是()A.到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越小,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化越大B.到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越大,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化越大C.到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越小,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化越小D.到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越大,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化越小答案:B解析:根據(jù)題意知,溫度變化越大,光通過光纖時(shí)振動(dòng)方向變化越大,起偏振器和檢偏振器的透振方向是相同的,光從光纖中通過時(shí)振動(dòng)方向變化越大,透過檢偏振器的光強(qiáng)度就會(huì)越小,所以光接收器接收的光強(qiáng)度也就會(huì)越小。因此選項(xiàng)B正確。4.(多選)如圖所示,兩束單色光a、b從水面下射向A點(diǎn),光線經(jīng)折射后合成一束光c,則下列說法正確的是()A.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距B.用a、b光分別做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)它們的衍射條紋寬度都是均勻的C.在水中