2025高考物理步步高同步練習(xí)選修1第四章 光光的衍射含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修1第四章光5光的衍射[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道光的衍射現(xiàn)象，了解產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件(重點(diǎn))。2.知道衍射條紋的特點(diǎn)，會區(qū)分衍射條紋和干涉條紋(重難點(diǎn))。一、光的衍射1．用單色平行光照射狹縫，當(dāng)縫很窄時(shí)，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了相當(dāng)寬的地方。這就是光的衍射現(xiàn)象。2．各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射，致使影的輪廓模糊不清，出現(xiàn)明暗相間的條紋。3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：在障礙物或狹縫的尺寸足夠小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象十分明顯。有同學(xué)說：“光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿著直線傳播，光不再發(fā)生衍射現(xiàn)象”，這種說法對嗎？答案不對。衍射現(xiàn)象是一定會發(fā)生，大光斑說明光是沿直線傳播的，衍射現(xiàn)象不明顯，但大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的。三種衍射圖樣的特點(diǎn)：1．單縫衍射(1)單色光通過狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮條紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白色條紋。(2)波長一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大；單縫不變時(shí)，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大。2.圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時(shí)，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)。如圖所示。(1)中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。(2)圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時(shí)亮度越弱。(3)用不同單色光照射圓孔時(shí)，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長越大，中央圓形亮斑的直徑越大。(4)白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色的同心圓環(huán)。3．圓板衍射(泊松亮斑)(1)若在單色光傳播途中放一個(gè)較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖所示。(2)中央是亮斑(與圓孔衍射圖樣中心亮斑比較，泊松亮斑較小)，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。(1)衍射條紋和干涉條紋都是明暗相間的，所以二者是一樣的。(×)(2)只有波長長的光才發(fā)生衍射現(xiàn)象。(×)(3)白光的單縫衍射圖樣是黑白相間的直條紋。(×)例1讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個(gè)可自由收縮的圓孔，當(dāng)此圓孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時(shí)，在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象是(遮住側(cè)面光)()A．圓形光斑倒立的燭焰明暗相間的圓環(huán)B．明暗相間的圓環(huán)圓形光斑倒立的燭焰C．倒立的燭焰圓形光斑明暗相間的圓環(huán)D．圓形光斑明暗相間的圓環(huán)倒立的燭焰答案A解析當(dāng)圓孔較大時(shí)，屏上出現(xiàn)一個(gè)圓形光斑，隨著圓孔緩慢地收縮，光斑逐漸變?。划?dāng)圓孔小到一定程度時(shí)，屏上會出現(xiàn)倒立的燭焰，即小孔成像；繼續(xù)使圓孔緩慢收縮，當(dāng)圓孔的大小與光波波長相差不多時(shí)，在屏上可以觀察到明暗相間的圓環(huán)，即圓孔衍射的圖樣；當(dāng)孔閉合時(shí)，屏上就會一片黑暗，故A正確。例2如圖所示，甲、乙、丙、丁四幅圖是不同的單色光通過同一雙縫或單縫形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是()A．甲、乙是光的衍射圖樣B．丙、丁是光的衍射圖樣C．形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長短D．形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長短答案B解析干涉條紋是等間距的條紋，因此題圖甲、乙是干涉圖樣，題圖丙、丁是衍射圖樣，故B正確，A錯(cuò)誤；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，條紋寬的入射光的波長長，所以形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長長，故C錯(cuò)誤；形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長長，故D錯(cuò)誤。針對訓(xùn)練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條紋，只是亮條紋比原來暗些B．與原來不相同的明暗相間條紋，而中央亮條紋變寬些C．只有一條與縫寬對應(yīng)的亮條紋D．無條紋，只存在一片紅光答案B解析擋住一縫后，在屏上得到的是單縫衍射圖樣。衍射圖樣和干涉圖樣的異同點(diǎn)：中央都出現(xiàn)亮條紋，兩側(cè)都出現(xiàn)明暗相間的條紋，干涉圖樣為等間距的明暗相同的條紋，而衍射圖樣兩側(cè)為不等間距的明暗相間的條紋且亮條紋的亮度減弱，且衍射圖樣中央亮條紋較寬，故選B。單縫衍射與雙縫干涉的比較種類項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件狹縫足夠小(發(fā)生明顯衍射)頻率相同的兩列光波相遇疊加條紋寬度條紋寬度不等，中央條紋最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，越向兩側(cè)條紋越暗各條紋亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋例3(多選)在抽制很細(xì)的金屬絲的過程中，可以用激光隨時(shí)監(jiān)測抽絲的粗細(xì)情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機(jī)的細(xì)絲出口附近，用一束激光沿與細(xì)絲垂直的方向照射細(xì)絲，在細(xì)絲的另一側(cè)用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況(圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況)，便可知道抽制出的細(xì)絲是否合格。對于這種監(jiān)控抽絲機(jī)的裝置，下列說法中正確的是()A．這是利用光的直線傳播規(guī)律B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲粗了D．如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲細(xì)了答案BD解析由題意知明暗相間亮斑的形成是單縫衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤，B正確；縫變窄，則條紋寬度變寬，如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲變細(xì)，故C錯(cuò)誤，D正確。二、衍射光柵1．構(gòu)成衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離地排列起來形成的光學(xué)元件。2．原理增加狹縫的個(gè)數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將增加。3．透射光柵和反射光柵在一塊很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，未刻的部分相當(dāng)于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵。如果在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成反射光柵。例4(多選)關(guān)于衍射光柵，下列說法正確的是()A．衍射光柵是由許多等寬的狹縫組成的B．增加狹縫的個(gè)數(shù)，因衍射條紋的寬度將變寬，所以亮度將會增加C．透射光柵中有刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫D．當(dāng)光通過光柵時(shí)，每個(gè)狹縫均起到單縫衍射的作用答案AD解析衍射光柵由一系列等距的平行刻痕或狹縫組成，刻痕處發(fā)生漫反射而不透光，未刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫，故C錯(cuò)誤，A正確；增加狹縫的個(gè)數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將會增加，B錯(cuò)誤；當(dāng)光通過光柵的狹縫時(shí)，光線發(fā)生衍射現(xiàn)象，D正確。課時(shí)對點(diǎn)練考點(diǎn)一光的衍射1．關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下列說法不正確的是()A．衍射條紋是光波的相互疊加的結(jié)果B．光的衍射現(xiàn)象是光在傳播過程中偏離直線繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象C．光的衍射現(xiàn)象完全否定了光沿直線傳播的結(jié)論D．光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)答案C2．(2022·棗莊市檢測)下列現(xiàn)象中屬于光的衍射現(xiàn)象的是()A．雨后天空美麗的彩虹B．陽光下肥皂膜的彩色條紋C．光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋D．對著日光燈從兩鉛筆縫中看到的彩色條紋答案D解析雨后天空美麗的彩虹，這是太陽光通過懸浮在空氣中細(xì)小的水珠折射而成的，白光經(jīng)水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現(xiàn)象叫作光的色散現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋屬于光的干涉，故B錯(cuò)誤；一束白光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋屬于光的折射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；通過一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋，屬于單縫衍射，故D正確。3.某同學(xué)使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05mm的窄縫(水平)，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是()答案D解析單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來越窄，又由于單縫是水平的，故衍射條紋也是水平的，D對。4．(2022·重慶八中高二月考)在大山后面的屋舍聽廣播(信號波長為1～100m)要比看電視(信號波長為1～3m)的效果好，這是由于()A．廣播信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．電視信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．廣播信號更容易發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象D．電視信號更容易發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象答案A解析聽廣播效果好，是因?yàn)閺V播信號的波長比電視信號的波長長，更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，繞到大山后面，故選A?？键c(diǎn)二單縫衍射和雙縫干涉的比較5．(2022·南通市高二期中)下列光現(xiàn)象中，光學(xué)原理與其他各項(xiàng)不同的是()答案A解析A中圖像是由于光的干涉形成的，B、C、D中的圖像是由于光的衍射形成的。6．下列四種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器和同一單縫衍射儀器形成的圖樣(黑色部分表示亮紋，保持縫到屏距離不變)。其中屬于藍(lán)光的衍射圖樣的是()答案B解析雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，所以A、C選項(xiàng)中的圖樣為干涉圖樣。單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而波長越大，中央亮條紋越粗，紅光的波長大于藍(lán)光的波長，所以B項(xiàng)為藍(lán)光的衍射圖樣。7．在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，在光屏上得到如下四幅圖樣，關(guān)于光屏前傳播方向上放置的裝置，以下說法正確的是()A．甲是單縫、乙是雙縫B．乙是雙縫、丙是小圓孔C．丙是小圓孔、丁是小圓板D．甲是雙縫、丁是小圓孔答案C解析衍射圖樣中間是亮條紋，越向兩側(cè)條紋寬度越小，干涉圖樣的明暗條紋寬度相等，可知題圖甲是雙縫干涉條紋，題圖乙是單縫衍射條紋；根據(jù)圓孔衍射與圓盤衍射的區(qū)別可知，圓孔衍射的圖樣中央較大的區(qū)域內(nèi)是亮的，周圍是明暗相間的圓環(huán)，圓盤衍射的圖樣中間較大的區(qū)域是暗的，在暗區(qū)域中心存在一亮斑，可知題圖丙是圓孔衍射圖樣，題圖丁是圓板衍射圖樣，所以C正確。8．關(guān)于光的特性，下列描述正確的是()A．一束自然光通過兩個(gè)相互垂直的偏振片后沒有光了，說明光是縱波B．雨后路面上的油膜形成彩色的條紋，是光的衍射現(xiàn)象C．光照射到不透明的小圓盤上，在小圓盤背后陰影區(qū)出現(xiàn)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象D．分別用單色紅光和單色綠光通過同一雙縫干涉裝置，后者條紋間距較寬答案C解析一束自然光通過兩個(gè)相互垂直的偏振片后沒有光了，說明光是橫波，A錯(cuò)誤；雨后路面上的油膜形成彩色的條紋，是光的薄膜干涉現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；光照射到不透明的小圓盤上，在小圓盤背后陰影區(qū)出現(xiàn)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，C正確；紅光波長較長，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，紅光的條紋間距較寬，D錯(cuò)誤。9．(多選)(2023·忻州一中期中)中國女科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，屠呦呦也成為首位獲得該獎(jiǎng)的中國人。在研究青蒿素化學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)，研究人員用X射線衍射的方法最終確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。X射線的波長比可見光的短，在做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是()A．將入射光由可見光換成X射線，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變窄答案AC解析將入射光由可見光換成X射線，波長變小，衍射條紋間距變窄，故A正確；使單縫寬度變小，則衍射條紋間距變寬，故B錯(cuò)誤；換用波長較長的光照射，則衍射條紋間距變寬，故C正確；增大單縫到屏的距離，則衍射條紋間距變寬，故D錯(cuò)誤。10．關(guān)于甲、乙、丙、丁四個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下說法正確的是()甲：單色光通過劈尖產(chǎn)生明暗條紋乙：單色光通過牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋丙：單色光通過雙縫產(chǎn)生明暗條紋?。簡紊馔ㄟ^單縫產(chǎn)生明暗條紋A．四個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋B．甲、乙兩實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為等距條紋C．丙實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的頻率越大D．丁實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋答案D解析丁實(shí)驗(yàn)中，單色光通過單縫產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋，其他三個(gè)均為光的干涉條紋，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋是不等距的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；丙實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的波長越大，頻率越小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。11．(多選)用激光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，比普通光源效果更好，圖樣更清晰。如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況(如圖所示)。下列說法正確的是()A．當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖為乙圖B．當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖為丙圖C．當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖為乙圖D．當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖為丙圖答案AD解析當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，中央是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低，且亮條紋的寬度不等，所以其光強(qiáng)分布圖為題圖乙，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏上呈現(xiàn)的是寬度相等的亮條紋，所以其光強(qiáng)分布圖為題圖丙，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。12．(2022·如皋市調(diào)研)如圖甲所示，每年夏季，我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是日光通過卷層云時(shí)，受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法正確的是()A．在冰晶中，b光的傳播速度較大B．用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，b光中央亮條紋更寬C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰亮條紋間距較大D．從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較小答案C解析由題圖可知，太陽光射入六角形冰晶時(shí)，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，由折射定律可知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知b光的傳播速度較小，A錯(cuò)誤；b光的折射率大，波長短，用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，b光中央亮條紋更窄，B錯(cuò)誤；a光的波長大于b光的波長，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ，可知a光相鄰亮條紋間距較大，C正確；由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)知a光的臨界角較大，D錯(cuò)誤。6光的偏振激光[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道光的偏振現(xiàn)象，知道光是一種橫波(重點(diǎn))。2.知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運(yùn)用偏振知識來解釋生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象(重難點(diǎn))。3.了解激光的特點(diǎn)和應(yīng)用。一、光的偏振如圖所示，取一個(gè)偏振片P，讓陽光通過偏振片P，在P的另一側(cè)觀察，可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；在偏振片P的后面再放置另一個(gè)偏振片Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片Q，會看到什么現(xiàn)象？這說明什么？答案會看到在旋轉(zhuǎn)Q時(shí)光的亮度發(fā)生變化。偏振片的作用類似于狹縫，只有振動方向與透振方向一致的光才能通過。當(dāng)偏振片Q與P的透振方向平行時(shí)，穿過Q的光最強(qiáng)；當(dāng)Q與P的透振方向垂直時(shí)，光不能透過Q。1．偏振現(xiàn)象：不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向也可能不同，這種現(xiàn)象稱為“偏振現(xiàn)象”，橫波的振動方向稱為“偏振方向”。2．光的偏振(1)偏振片由特定的材料制成，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，沿著這個(gè)方向振動的光波能順利通過偏振片，這個(gè)方向叫作“透振方向”。(2)自然光和偏振光①自然光：太陽、日光燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。這種光是“自然光”。②偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個(gè)特定的方向振動，這種光叫作偏振光。(3)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。偏振現(xiàn)象的應(yīng)用1．?dāng)z影技術(shù)中的應(yīng)用：攝影師在拍攝池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物時(shí)，由于水面和玻璃表面的反射光的干擾，景象會不清楚。如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，轉(zhuǎn)動濾光片，讓它的透振方向與水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。2．偏振片在汽車擋風(fēng)玻璃上的應(yīng)用：汽車夜間行駛與對面的車輛相遇時(shí)，如遇遠(yuǎn)光燈引發(fā)炫目，極易引起車禍。如果駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振方向都沿同一方向并與水平面成45°角，可避免遠(yuǎn)光燈引發(fā)炫目，保證行車安全。3．立體電影：在每架放映機(jī)前裝有一塊偏振片，其透振方向互相垂直。觀眾所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片透振方向互相垂直，且左眼鏡片與左放映機(jī)前偏振片的透振方向一致，右眼鏡片與右邊放映機(jī)前偏振片的透振方向一致。這樣，左眼只能看到左邊放映機(jī)放映出的畫面，右眼只能看到右邊放映機(jī)放映出的畫面，兩眼看到的畫面略有差別，因而產(chǎn)生立體感。(1)橫波和縱波都能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象。(×)(2)自然光通過偏振片可以獲得偏振光。(√)例1(多選)(2023·廣東韶關(guān)實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二月考)關(guān)于自然光和偏振光，以下說法正確的是()A．自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，但是沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度可以不相同B．偏振光是在垂直于傳播方向的平面上、只沿著某一特定方向振動的光C．自然光透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個(gè)偏振片后又還原為自然光D．太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光答案BD解析自然光沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度相同，故A錯(cuò)誤；偏振光是在垂直于傳播方向的平面上、只沿著某一特定方向振動的光，故B正確；自然光透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個(gè)偏振片后不能還原為自然光，故C錯(cuò)誤；太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光，故D正確。自然光與偏振光的比較自然光偏振光不同點(diǎn)光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光或由某種介質(zhì)反射或折射的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿所有方向，且沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某個(gè)特定方向(與偏振片透振方向一致)相同點(diǎn)不管是自然光還是偏振光，傳播方向與振動方向一定垂直例2(多選)如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，則()A．圖中a光為偏振光B．圖中b光為偏振光C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮答案BD解析自然光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿各個(gè)方向的振動是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光，它通過偏振片A后，即變?yōu)槠窆?，故A錯(cuò)，B對；設(shè)通過A的光沿豎直方向振動，而偏振片B只能通過沿水平方向振動的偏振光，則P點(diǎn)無光亮，以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，P處仍無光亮；以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^沿豎直方向振動的光的偏振片，則偏振光能通過B，即在P處有光亮，故C錯(cuò)，D對。針對訓(xùn)練(2022·重慶南開中學(xué)高二期末)用如圖所示裝置研究偏振現(xiàn)象，P1、P2是兩塊完全相同的圓形偏振片，A、B為觀測點(diǎn)，A、B和兩塊偏振片的中心共線，且偏振片與AB連線垂直，兩偏振片可繞AB連線轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是()A．固定P1，轉(zhuǎn)動P2，則A、B處光強(qiáng)均發(fā)生變化B．固定P2，轉(zhuǎn)動P1，則A、B處光強(qiáng)均不發(fā)生變化C．同時(shí)轉(zhuǎn)動P1和P2，A處光強(qiáng)不變，B處光強(qiáng)可能變化D．同時(shí)轉(zhuǎn)動P1和P2，A、B處光強(qiáng)均發(fā)生變化答案C解析自然光沿著各個(gè)方向振動的光波強(qiáng)度均相同，故無論是否轉(zhuǎn)動P1，A處光強(qiáng)不變，故A、D錯(cuò)誤；若轉(zhuǎn)動P1，固定P2，當(dāng)兩偏振片的狹縫平行時(shí)，B處光強(qiáng)最大，當(dāng)狹縫垂直時(shí)，B處光強(qiáng)最小，故B處光強(qiáng)發(fā)生變化，故B錯(cuò)誤；同時(shí)轉(zhuǎn)動P1和P2，同理當(dāng)兩偏振片的狹縫平行時(shí)，B處光強(qiáng)最大，當(dāng)狹縫垂直時(shí)，B處光強(qiáng)最小，故B處光強(qiáng)可能變化，故C正確。二、激光1．激光的產(chǎn)生激光是一種頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的人造(選填“人造”或“自然”)光波，具有高度的相干性。2．激光的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)性質(zhì)應(yīng)用相干性高激光具有頻率單一、相位差恒定、偏振方向相同的特點(diǎn)，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性單縫衍射和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)光纖通信全息照相平行度好激光的平行度非常好，傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度精確的測距；提供目標(biāo)指引；讀取光盤上記錄的信息等亮度高它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量用激光束切割、焊接；醫(yī)學(xué)上可以用激光做“光刀”(1)用激光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)用了激光平行度好的特點(diǎn)。(×)(2)利用激光的亮度高的特點(diǎn)，可以利用激光進(jìn)行距離測量。(×)例3關(guān)于激光的應(yīng)用，下列說法正確的是()A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點(diǎn)對信號進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B．計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用激光有相干性的特點(diǎn)C．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)D．“激光測距雷達(dá)”利用激光測量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)答案C解析由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光的相干性，A錯(cuò)誤；計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好，B錯(cuò)誤；醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特點(diǎn)，C正確；激光測距利用的是激光的平行度好的特點(diǎn)，D錯(cuò)誤。例4(多選)激光火箭的體積小，卻可以裝載更大、更重的衛(wèi)星或飛船，激光由地面激光站或空間激光動力衛(wèi)星提供，通過一套裝置，像手電筒一樣，讓激光束射入火箭發(fā)動機(jī)的燃燒室，使推進(jìn)劑受熱而急劇膨脹，于是形成一股高溫高壓的燃?xì)饬鳎詷O高的速度噴出，產(chǎn)生巨大的推力，把衛(wèi)星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的()A．單色性好 B．平行度好C．高能量 D．相干性好答案BC解析由于激光站與火箭相距較遠(yuǎn)，為了減少能量損失，必須要求激光具有很好的平行度，同時(shí)利用激光的高能量特點(diǎn)。課時(shí)對點(diǎn)練考點(diǎn)一光的偏振1．(多選)關(guān)于光的偏振，下列說法正確的是()A．自然光通過偏振片后就變成了偏振光B．立體電影就利用了光的偏振現(xiàn)象C．在拍攝日落時(shí)水面、池中的魚等景物時(shí)，可在鏡頭前裝一偏振濾光片，使圖像清晰D．一束自然光在界面上發(fā)生反射與折射，反射光與折射光都是偏振光，且偏振方向都相同答案ABC解析自然光在垂直于傳播方向上沿一切方向振動且各個(gè)方向振動的強(qiáng)度都相同，透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光，A正確；立體電影利用的是光的偏振，B正確；拍攝日落時(shí)水面、池中的魚等景物時(shí)，為防止反射光干擾，在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片可減弱水面反射光的影響，C正確；一束自然光在界面上發(fā)生反射與折射，反射光與折射光都是偏振光，偏振方向不相同，D錯(cuò)誤。2.如圖所示，白熾燈的右側(cè)依次放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)，旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是()A．A、B均不變B．A、B均有變化C．A不變，B有變化D．A有變化，B不變答案C解析旋轉(zhuǎn)偏振片P，A處得到的是強(qiáng)度始終相同的偏振光，偏振光再經(jīng)過偏振片Q，B處的光強(qiáng)隨著P的轉(zhuǎn)動而變化，當(dāng)Q的透振方向與經(jīng)過P的偏振光的振動方向垂直時(shí)，B處的光強(qiáng)最弱，選項(xiàng)C正確。3．(多選)當(dāng)以入射光線的方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動偏振片時(shí)，通過偏振片觀察電燈、燭焰、月球、反光的黑板，看到現(xiàn)象有何不同()A．觀察電燈和燭焰時(shí)，透射光的強(qiáng)弱隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化B．觀察電燈和燭焰時(shí)，透射光的強(qiáng)弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化C．觀察月球和反光的黑板時(shí)，透射光的強(qiáng)弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化D．觀察月球和反光的黑板時(shí)，透射光的強(qiáng)弱隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化答案BD解析通過偏振片去觀察電燈、燭焰時(shí)，透射光的強(qiáng)弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化，因?yàn)闊艄狻T光都是自然光，沿各個(gè)方向振動的光的強(qiáng)度相同，因此當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時(shí)，透射出來的光波的振動方向雖然改變了，但光的強(qiáng)弱沒有改變；月球和黑板反射的光是偏振光，它通過偏振片透射過來的光線和強(qiáng)弱都會隨偏振片的旋轉(zhuǎn)發(fā)生變化，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。4．(2022·南通市期中)用圖示實(shí)驗(yàn)裝置演示光的偏振現(xiàn)象，白熾燈O發(fā)出的光通過兩個(gè)透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通過偏振片前后的光束分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列說法正確的是()A．白熾燈發(fā)出的光是縱波B．偏振片Q起到檢偏的作用C．光束Ⅱ中光的振動方向與透振方向垂直D．將偏振片P以光傳播方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動45°，光束Ⅲ將消失答案B解析光是一種橫波，A錯(cuò)誤；白熾燈發(fā)出的光經(jīng)過偏振片P后就成為了偏振光，又經(jīng)與P透振方向平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到檢偏作用，B正確；光束Ⅱ中的光是經(jīng)偏振片P透射來的，所以光束Ⅱ中光的振動方向與透振方向不可能垂直，C錯(cuò)誤；將偏振片P以光傳播方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動45°，光束Ⅲ將會減弱但不會消失，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二激光的特點(diǎn)及應(yīng)用5．使激光束的寬度在納米級范圍內(nèi)，可恢復(fù)人體已損壞的器官，對DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人類無奈的癌癥徹底根除，這主要是利用激光的()A．單色性 B．方向性C．高能量 D．偏振性答案C解析激光由于能把巨大能量高度集中地輻射出來，所以在醫(yī)學(xué)上做“光刀”切開皮膚、切除腫瘤或做其他外科手術(shù)，故C正確。6．(2022·江蘇啟東市期中)關(guān)于激光，下列說法正確的是()A．激光是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的B．激光的相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉C．用激光照射不透明擋板上的小圓孔時(shí)，光屏上能觀測到等間距的光環(huán)D．激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息答案D解析激光是人造光，不是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；激光相干性好，但只有頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩束激光才能發(fā)生干涉，故B錯(cuò)誤；用激光照射不透明擋板上的小圓孔時(shí)，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，故C錯(cuò)誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。7．(多選)(2022·遂寧市月考)激光的發(fā)明是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)一項(xiàng)劃時(shí)代的重要成就。下列關(guān)于激光的說法正確的是()A．可利用激光進(jìn)行通信B．可利用激光加工較硬材料C．可利用激光進(jìn)行室內(nèi)照明D．激光是由自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的答案AB解析激光能夠傳遞聲音、圖像等信息，因此可以利用激光進(jìn)行通信，故A正確；激光的強(qiáng)度很大，可以用來切割、加工較硬的材料，故B正確；室內(nèi)照明需要更多的散射光，而激光的平行度比較好，是單方向的光，不適合室內(nèi)照明，故C錯(cuò)誤；激光是人造光，自然界中無法直接產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤。8．(多選)激光被譽(yù)為“神奇的光”，關(guān)于激光的應(yīng)用，下列說法中正確的是()A．激光用來控制核聚變，是因?yàn)樗姆较蛐院?，光源的能量能集中在很小一點(diǎn)上，可以在空間某個(gè)小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度B．由于激光是相干光，所以它能像無線電波那樣被調(diào)制，用來傳遞信息C．用激光攔截導(dǎo)彈，摧毀衛(wèi)星，是因?yàn)榧す庠诖髿庵袀鞑ゲ皇艽髿獾挠绊慏．能利用激光測量地面到月球表面的距離，是因?yàn)榧す馔ㄟ^地球大氣不會發(fā)生折射答案AB解析激光用來控制核聚變，是因?yàn)樗姆较蛐院?，光源的能量能集中在很小一點(diǎn)上，可以在空間某個(gè)小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度，故A正確；由于激光是相干光，所以它能像無線電波那樣被調(diào)制，用來傳遞信息，故B正確；用激光攔截導(dǎo)彈，摧毀衛(wèi)星，是因?yàn)榧す夥较蛐院?、能量高，故C錯(cuò)誤；能利用激光測量地面到月球表面的距離，是因?yàn)榧す馄叫卸群?、方向性好，故D錯(cuò)誤。9．拍攝立體電影時(shí)用一臺攝影機(jī)，讓它通過兩個(gè)窗口(相當(dāng)于人的雙眼)交替拍攝，兩套圖像交替地印在同一條電影膠片上，放映時(shí)用一臺放映機(jī)，通過左右兩個(gè)窗口，把兩套圖像交替地映在銀幕上。在每個(gè)放映窗口前安裝一塊偏振片，兩個(gè)窗口射出的光，通過偏振片后成了偏振光。左右兩個(gè)窗口前的偏振片的透振方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾那里，偏振方向不變，觀眾用偏振眼鏡觀看時(shí)，左眼只看到左窗口映出的畫面，右眼只看到右窗口映出的畫面，這樣就會像直接觀看物體那樣產(chǎn)生立體感，下列說法正確的是()A．偏振眼鏡的左、右兩個(gè)鏡片透振方向應(yīng)保持一致B．偏振眼鏡的左、右兩個(gè)鏡片透振方向互換后不能正常觀影C．只用一只眼睛透過偏振眼鏡也可以產(chǎn)生立體感，但是亮度減弱D．把放映窗口的兩個(gè)偏振片透振方向改為相互平行，把偏振眼鏡兩個(gè)鏡片的透振方向也改為相互平行，并使兩者偏振方向一致，也可以正常觀影答案B解析由于影片播放時(shí)，投射到銀幕上的兩束偏振光的振動方向不同，故偏振眼鏡的左、右兩個(gè)鏡片