2024-2025學(xué)年高中物理第五章光的波動(dòng)性3-4光的衍射與偏振激光課時(shí)評(píng)價(jià)含解析教科版選修3-4

PAGE6-光的衍射與偏振激光(40分鐘100分)一、選擇題(本題共6小題,每題7分,共42分)1.(2024·綿陽(yáng)高二檢測(cè))在視察光的衍射現(xiàn)象的試驗(yàn)中,通過(guò)緊靠眼睛的游標(biāo)卡尺測(cè)量爪形成的狹縫,觀看遠(yuǎn)處的線(xiàn)狀白熾燈絲(燈管或燈絲都要平行于狹縫),可以看到 ()A.黑白相間的直條紋B.黑白相間的弧形條紋C.彩色的直條紋D.彩色弧形條紋【解析】選C。白熾燈發(fā)出的是復(fù)色光,其中各種色光的波長(zhǎng)不同,產(chǎn)生的衍射條紋間距不同,各單色光相互疊加,成為彩色直條紋?！炯庸逃?xùn)練】(多選)在用單色平行光照耀單縫視察衍射現(xiàn)象的試驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是 ()A.縫越窄,衍射現(xiàn)象越顯著B(niǎo).縫越寬,衍射現(xiàn)象越顯著C.照耀光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越顯著D.照耀光的頻率越高,衍射現(xiàn)象越顯著【解析】選A、C。縫的寬度越接近光波的波長(zhǎng),衍射越顯著,縫越窄,越接近光的波長(zhǎng),A正確,B錯(cuò)誤;光波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),越接近縫的寬度,衍射越顯著,C正確;光的頻率越高,波長(zhǎng)越小,衍射越不顯著,D錯(cuò)誤。故選A、C。2.(多選)(2024·廣元高二檢測(cè))圖為紅光或紫光通過(guò)雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣,則 ()A.甲為紅光的衍射圖樣B.乙為紫光的干涉圖樣C.丙為紅光的衍射圖樣D.丁為紫光的干涉圖樣【解析】選B、C。當(dāng)單色光通過(guò)雙縫時(shí)形成的干涉圖樣為等間距的,而通過(guò)單縫時(shí)的圖樣是中間寬、兩邊窄的衍射圖樣,因此甲、乙為干涉圖樣,而丙、丁為衍射圖樣。由于紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng),干涉圖樣中相鄰條紋間距較大,而紫光的波長(zhǎng)較短,干涉圖樣中相鄰條紋間距較小,因此選項(xiàng)B正確;單縫衍射條紋中心最亮且最寬,光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),中心亮紋越寬,所以丙為紅光的衍射圖樣,丁為紫光的衍射圖樣,所以C正確?！究偨Y(jié)提升】如何分析干涉、衍射圖樣在分析干涉、衍射圖樣時(shí),主要留意圖樣條紋寬度的狀況:若條紋寬度相等,則是干涉條紋;若中間條紋最寬,兩邊越來(lái)越窄,則是衍射條紋。3.準(zhǔn)分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光刀,可用于進(jìn)行近視眼的治療。用這樣的激光刀對(duì)近視眼進(jìn)行手術(shù),手術(shù)時(shí)間短、效果好、無(wú)苦痛。關(guān)于這個(gè)治療,以下說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是 ()A.近視眼是物體成像在眼球中的視網(wǎng)膜的前面,使人不能看清物體B.激光具有很好的方向性,用激光刀可以在特別小的面積上對(duì)眼睛進(jìn)行手術(shù)C.激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行修復(fù)D.激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)角膜進(jìn)行切削【解析】選C。激光手術(shù)是物理技術(shù)用于臨床醫(yī)學(xué)的最新成果。人的眼睛是一個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng),角膜和晶狀體相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,物體通過(guò)凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上,人就能看清晰物體。當(dāng)角膜和晶狀體組成的這個(gè)凸透鏡的焦距比較小,物體成像在視網(wǎng)膜的前面時(shí),人就不能看清物體,這就是近視眼,A對(duì);激光具有很好的方向性,用激光刀可以在特別小的面積上對(duì)眼睛進(jìn)行手術(shù),B對(duì);激光手術(shù)不是修復(fù)視網(wǎng)膜,而是對(duì)角膜進(jìn)行切削,變更角膜的形態(tài),使眼球中的凸透鏡的焦距適當(dāng)變大,物體經(jīng)過(guò)角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上,C錯(cuò),D對(duì)。4.(多選)如圖所示,甲、乙、丙、丁四個(gè)圖是不同的單色光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、乙是光的干涉圖樣B.丙、丁是光的衍射圖樣C.形成甲圖樣光的波長(zhǎng)比形成乙圖樣光的波長(zhǎng)短D.形成丙圖樣光的波長(zhǎng)比形成丁圖樣光的波長(zhǎng)短【解析】選A、B。由圖樣可得甲和乙是等間距的,丙和丁是不等間距的且中間最寬,所以甲和乙是干涉條紋,丙和丁是衍射條紋,故選項(xiàng)A、B正確;其中甲比乙的條紋間距大,故形成甲圖樣光的波長(zhǎng)比形成乙圖樣光的波長(zhǎng)長(zhǎng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;丙比丁的條紋間距大,形成丙圖樣光的波長(zhǎng)比形成丁圖樣光的波長(zhǎng)長(zhǎng),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.(2024·宜賓高二檢測(cè))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)度變更狀況是 ()A.A、B均不變B.A、B均有變更C.A不變,B有變更D.A有變更,B不變【解析】選C。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(guò)偏振片Q,在B處的光強(qiáng)隨著P的轉(zhuǎn)動(dòng)而變更,當(dāng)Q的透振方向與經(jīng)過(guò)P的偏振光的振動(dòng)方向垂直時(shí),B處的光強(qiáng)最弱,選項(xiàng)C正確。6.夜晚,汽車(chē)前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來(lái)的汽車(chē)司機(jī)照耀得睜不開(kāi)眼睛,嚴(yán)峻影響行車(chē)平安。若考慮將汽車(chē)前燈玻璃改用偏振玻璃,使射出的燈光變?yōu)槠窆?同時(shí)汽車(chē)前窗玻璃也采納偏振玻璃,其透振方向正好與燈光的振動(dòng)方向垂直,但還要能看清自己車(chē)燈發(fā)出的光所照亮的物體,假設(shè)全部的汽車(chē)前窗和前燈玻璃均按要求設(shè)置,反射光不變更振動(dòng)方向。下面的措施中可行的是 ()A.前窗玻璃的透振方向是豎直的,車(chē)燈玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是豎直的,車(chē)燈玻璃的透振方向是豎直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,車(chē)燈玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃和車(chē)燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)理解以下兩點(diǎn):(1)題目所說(shuō)的“前窗玻璃的透振方向”和“車(chē)燈玻璃的透振方向”都是指同一輛車(chē)的車(chē)燈和前窗玻璃。(2)左和右都是對(duì)各自司機(jī)本身而言的。【解析】選D。如A選項(xiàng)所述情景,會(huì)使自己發(fā)出的光反射回來(lái)與前窗的透振方向垂直,自己看不到反射回來(lái)的光,即看不清所照亮的物體;如B、C選項(xiàng)所述情景,會(huì)使對(duì)方的車(chē)燈光與自己的前窗玻璃的透振方向相同,被對(duì)方的燈光照得睜不開(kāi)眼睛;如D選項(xiàng)所述情景,會(huì)使對(duì)方車(chē)燈的光與自己車(chē)窗的透振方向垂直,這樣避開(kāi)了對(duì)方強(qiáng)光的照耀,自己車(chē)燈反射回來(lái)的光與自己車(chē)窗玻璃的透振方向相同,又能看到反射回來(lái)的光。二、非選擇題(18分,要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位。)7.如圖所示是通過(guò)游標(biāo)卡尺兩測(cè)量腳間的狹縫視察白熾燈線(xiàn)光源時(shí)所拍下的四張照片。(1)試通過(guò)圖樣分析四張照片對(duì)應(yīng)的兩測(cè)量腳間的寬度大小關(guān)系。(2)試說(shuō)明照片丁中中心條紋的顏色及成因?！窘馕觥?1)從四張照片的單縫衍射圖樣可以看出,由圖甲到圖丁,衍射現(xiàn)象越來(lái)越明顯,說(shuō)明兩測(cè)量腳間的狹縫越來(lái)越小,因此由圖甲到圖丁四張照片對(duì)應(yīng)的兩測(cè)量腳間的寬度越來(lái)越小。(2)圖丁中中心條紋的顏色為白色,因?yàn)楦鞣N色光在屏中心均為亮條紋,七色光疊加后,中心條紋即為白色。答案:(1)從圖甲到圖丁越來(lái)越小(2)見(jiàn)解析8.(5分)(多選)在單縫衍射中,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.將入射光由黃色換成綠色,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(zhǎng)較大的光照耀,衍射條紋間距變寬D.增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬【解析】選A、C、D。當(dāng)單縫寬度肯定時(shí),波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,即偏離直線(xiàn)傳播的路徑越遠(yuǎn),條紋間距也越大;當(dāng)光的波長(zhǎng)肯定時(shí),單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,條紋間距也越大;光的波長(zhǎng)肯定,單縫寬度也肯定時(shí),增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距也會(huì)變寬,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)A、C、D正確。9.(5分)(多選)(2024·巴中高二檢測(cè))如圖所示,一束自然光通過(guò)起偏器照耀到光屏上,則圖中光屏上發(fā)亮的有(起偏器上用箭頭表示其透射方向) ()【解析】選A、B、D。自然光通過(guò)起偏器后成為偏振光,當(dāng)偏振光的振動(dòng)方向與起偏器的透振方向平行時(shí)能夠通過(guò),否則不能通過(guò),所以A、B、D正確。10.(10分)(2024·南充高二檢測(cè))某同學(xué)自己動(dòng)手制作如圖所示的裝置視察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫屏,整個(gè)裝置位于一暗箱中,試驗(yàn)過(guò)程如下:(1)該同學(xué)用一束太陽(yáng)光照耀A屏?xí)r,屏C上沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋;移去B后,在屏上出現(xiàn)不等間距條紋,此條紋是由于產(chǎn)生的。

(2)移去A后,遮住縫S1或縫S2中的任一個(gè),C上均出現(xiàn)一窄亮斑。出現(xiàn)以上試驗(yàn)結(jié)果的主要緣由是。

【解析】(1)移去B后只剩下單縫,故發(fā)生單縫衍射形成條紋,故此條紋是由于光的衍射產(chǎn)生的。(2)沒(méi)有出現(xiàn)條紋而只出現(xiàn)一個(gè)窄亮斑,說(shuō)明衍射現(xiàn)象不明顯,故主要緣由是雙縫S1、S2太寬。答案:(1)光的衍射(2)雙縫S1、S2太寬11.(10分)如圖所示,P、Q為偏振片,I為光屏,試分析3種狀況下光屏的明暗狀況?！窘馕觥繉?duì)于A種狀況,自然光通過(guò)偏振片P后射到光屏I上;對(duì)于B種狀況,自然光通過(guò)偏振片P后,由于偏振片Q的偏振方向與P的偏振方向相同,也能通過(guò)偏振片Q到達(dá)光屏I,且亮度不變,故A、B兩種狀況下的亮度相同。對(duì)于C種狀況,兩偏振片的偏振方向垂直,通過(guò)偏振片P的偏振光不能通過(guò)偏振片Q,故光屏I上沒(méi)有亮光。答案:A和B的光屏上光的亮度相同,C的光屏上沒(méi)有亮光。12.(10分)(1)甲、乙兩幅圖是由單色光分別入射到圓孔而形成的圖像,其中圖甲是光的(選填“干涉”或“衍射”)圖像。由此可以推斷出圖甲所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑(選填“大于”或“小于”)圖乙所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。

(2)如圖所示,楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中,下述狀況能否看到干涉條紋?簡(jiǎn)潔說(shuō)明理由。①在單色自然光源S后加一偏振片P。②在①狀況下,再加偏振片P1、P2,P1與P2透射光方向垂直?！窘馕觥?1)圖甲中出現(xiàn)明暗相間的條紋,是衍射現(xiàn)象,圖乙中出現(xiàn)圓形亮斑。只有障礙物或孔的尺寸比光波波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多時(shí),才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。圖甲是光的衍射圖樣,由于光波波長(zhǎng)很