2020年高中物理 第四章 光4.6 光的衍射和偏振練習(xí)（含解析）教科版選修3-4

光的衍射和偏振基礎(chǔ)夯實(shí)1.人隔著墻說(shuō)話,能聽(tīng)見(jiàn)聲音而看不見(jiàn)人,下列說(shuō)法中解釋正確的是()A.光波是電磁波,而聲波是縱波B.光波是橫波,而聲波是機(jī)械波C.光速太大D.聲波波長(zhǎng)長(zhǎng),光波波長(zhǎng)短答案D解析由于聲波的波長(zhǎng)長(zhǎng),相對(duì)于墻能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,因此墻內(nèi)的人能聽(tīng)到聲音,而光波的波長(zhǎng)短,相對(duì)于墻不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,因此墻內(nèi)的人看不到說(shuō)話的人。故正確答案為D。2.縱波不可能產(chǎn)生的現(xiàn)象是() A.偏振現(xiàn)象B.反射現(xiàn)象C.折射現(xiàn)象D.衍射現(xiàn)象答案A解析任何波都能發(fā)生反射、折射和衍射現(xiàn)象,只有偏振現(xiàn)象是橫波特有的,所以縱波不可能產(chǎn)生的是偏振現(xiàn)象。選A項(xiàng)。3.如圖所示的四個(gè)圖形哪個(gè)是著名的泊松亮斑的衍射圖樣 ()答案B4.用卡尺觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí),把縫寬由0.2 mm逐漸增大到0.8 mm,看到的現(xiàn)象將是()A.衍射條紋的間距逐漸變小,衍射現(xiàn)象逐漸不明顯B.衍射條紋的間距逐漸變大,衍射現(xiàn)象越來(lái)越明顯C.衍射條紋間距不變,只是亮度增強(qiáng)D.以上現(xiàn)象都不發(fā)生答案A解析單縫衍射現(xiàn)象中,縫變寬時(shí),衍射條紋的間距逐漸變小,衍射現(xiàn)象逐漸不明顯。故正確答案為A。5.一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)亮暗相間的干涉條紋。現(xiàn)將其中一個(gè)窄縫擋住,讓這束紅光只通過(guò)一條窄縫,則在光屏上可以看到()A.與原來(lái)相同的亮暗相間的條紋,只是明條紋比原來(lái)暗些B.與原來(lái)不相同的亮暗相間的條紋,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(wú)條紋,只存在一片紅光答案B解析本題一開(kāi)始告訴我們產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象,說(shuō)明兩縫都很窄,能夠滿足使紅光發(fā)生明顯衍射的條件,擋住一縫后,在屏上得到的是衍射圖樣,中央亮條紋較寬,兩側(cè)都出現(xiàn)亮暗相間的條紋;干涉圖樣為等間隔的亮暗相間的條紋,而衍射圖樣兩側(cè)為不等間隔的亮暗相間的條紋且亮度迅速減弱。所以本題正確選項(xiàng)為B。6.(多選)對(duì)于光的衍射現(xiàn)象的定性分析,下列說(shuō)法正確的是()A.只有障礙物或孔的尺寸可以跟光波波長(zhǎng)相比相差不大甚至比波長(zhǎng)還要小的時(shí)候,才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象B.光的衍射現(xiàn)象是光波相互疊加的結(jié)果C.光的衍射現(xiàn)象否定了光沿直線傳播的結(jié)論D.光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性答案ABD解析光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象無(wú)疑說(shuō)明了光具有波動(dòng)性,而小孔成像說(shuō)明光沿直線傳播,而要出現(xiàn)小孔成像,孔不能太小,光的直線傳播規(guī)律只是近似的,只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小很多的情況下,光才可以看成是直線傳播的,所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的,它們是在不同條件下出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象,故上述選項(xiàng)中正確的是A、B、D。7.在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)緊靠眼睛的卡尺測(cè)腳形成的狹縫觀看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈絲(燈絲或燈管都要平行于狹縫),可以看到()A.黑白相間的直條紋B.黑白相間的弧狀條紋C.彩色的直條紋D.彩色的弧狀條紋答案C解析白熾燈(或日光燈管)發(fā)出的光是復(fù)色光,其中各種色光的波長(zhǎng)不同,產(chǎn)生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同,因此各單色光亮紋或暗紋不能完全重疊在一起,所以成為彩色條紋,因?yàn)楠M縫,所以是彩色直條紋,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。8.(多選)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì),如圖所示,觀察激光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲時(shí)在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化。下列說(shuō)法正確的是()A.這主要是光的干涉現(xiàn)象B.這主要是光的衍射現(xiàn)象C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細(xì)答案BD解析由題意知,激光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲時(shí)在光屏上產(chǎn)生的條紋是衍射條紋,所以本裝置是光的衍射,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;根據(jù)衍射規(guī)律得細(xì)絲變細(xì),會(huì)使條紋更寬,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;綜上所述,本題的正確選項(xiàng)為B、D。9.如圖所示,讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片P和Q,以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q,可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化,這是光的偏振現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明()A.光是電磁波B.光是一種橫波C.光是一種縱波D.自然光是偏振光答案B解析偏振現(xiàn)象是橫波特有的,光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波,選項(xiàng)B正確。10.兩個(gè)偏振片緊靠在一起,將它們放在一盞燈的前面以至沒(méi)有光通過(guò)。如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°,在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象?()A.透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng),然后又減小到零B.透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng),然后減小到非零的最小值C.透過(guò)偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過(guò)程中都增強(qiáng)D.透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng),再減弱,然后又增強(qiáng)答案A解析起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí),沒(méi)有光通過(guò);偏振方向平行時(shí),光強(qiáng)達(dá)到最大。當(dāng)其中一個(gè)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過(guò)程中,兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直,所以通過(guò)的光強(qiáng)先增強(qiáng),然后又減小到零。11.(多選)關(guān)于立體電影,以下說(shuō)法正確的是()A.觀眾戴上特制眼鏡是為了防止傷害眼睛B.這副眼鏡其實(shí)就是一對(duì)偏振方向互相垂直的偏振片C.戴上特制眼鏡的觀眾若只用一只眼睛看,則銀幕上只是一片光亮而無(wú)圖象D.產(chǎn)生立體視覺(jué)是因?yàn)槿说膬芍谎劬ν瑫r(shí)觀察物體時(shí),在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同答案BD解析看立體電影必須用偏振片才能達(dá)到好的觀看效果。12.(多選)在觀察光衍射的實(shí)驗(yàn)中,分別觀察到如圖甲、乙所示的清晰的明暗相間的同心圓環(huán)圖樣,圖中黑線為暗紋。那么對(duì)應(yīng)的障礙物分別是()A.甲圖對(duì)應(yīng)的是很大的不透明圓盤B.乙圖對(duì)應(yīng)的是很小的不透明圓盤C.甲圖對(duì)應(yīng)的是很大的中間有小圓孔的不透明擋板D.乙圖對(duì)應(yīng)的是很大的中間有大圓孔的不透明擋板答案BC解析題圖甲是圓孔衍射圖樣,對(duì)應(yīng)的障礙物是很大的中間有小圓孔的不透明擋板,題圖乙是圓盤衍射圖樣,對(duì)應(yīng)的障礙物是很小的不透明圓盤,故選項(xiàng)B、C正確。13.如圖所示,甲、乙兩幅圖是由單色光分別照射半徑不同的圓孔而形成的圖象,其中圖甲是光的(選填“干涉”或“衍射”)圖象。由此可以判斷出圖甲所對(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。 答案衍射小于解析根據(jù)甲圖中圖樣的特點(diǎn)可知甲圖為單孔衍射的圖樣。乙圖中只有一個(gè)圓形亮斑,周圍沒(méi)有衍射條紋說(shuō)明乙圖所對(duì)應(yīng)的情景中沒(méi)有發(fā)生明顯衍射,說(shuō)明孔的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多。14.如圖所示,電燈S發(fā)出的光a穿過(guò)偏振片A后變?yōu)楣鈈,穿過(guò)偏振片B而被P處眼睛看到,則其中光b是(選填“自然光”或“偏振光”);若人眼此時(shí)看到透過(guò)B的光最強(qiáng),則將B轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí),人眼看到的光最弱。 答案偏振光90°解析由偏振光和偏振片的原理知,電燈S發(fā)出的光a是自然光,但通過(guò)偏振片A后光b則成為偏振光,當(dāng)偏振片B的透振方向和偏振片A的透振方向一致時(shí),人眼此時(shí)看到透過(guò)B的光最強(qiáng),當(dāng)偏振片B的透振方向和偏振片A的透振方向垂直時(shí),人眼此時(shí)看到透過(guò)B的光最弱,所以將B轉(zhuǎn)過(guò)90°角時(shí),人眼看到的光最弱。能力提升15.如圖所示,白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片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解析白熾燈光屬于非偏振光,通過(guò)偏振片P后的自然光變成了偏振光,當(dāng)P轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)偏振片P后光強(qiáng)不變,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤;同時(shí),P的偏振方向發(fā)生變化,使B處光強(qiáng)發(fā)生變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確。16.在拍攝日落時(shí)分水面下的景物時(shí),應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片,其目的是()A.減少陽(yáng)光在水面上的反射光B.阻止陽(yáng)光在水面上的反射光進(jìn)入照相機(jī)鏡頭C.增強(qiáng)光由水中射入空氣中的折射光進(jìn)入鏡頭的強(qiáng)度D.減弱光由水中射入空氣中的折射光進(jìn)入鏡頭的強(qiáng)度答案B解析日落時(shí)分陽(yáng)光照射到水面上時(shí),反射光很強(qiáng),照相機(jī)鏡頭對(duì)著水面時(shí),進(jìn)入鏡頭的光線既有陽(yáng)光經(jīng)水面的反射光,又有由水中折射入空氣中的折射光。前者光線進(jìn)入鏡頭所攝得照片是實(shí)際景物在水中的倒影的像,而后者光線進(jìn)入鏡頭所攝得照片才是水面下景物的像,兩者在同一底片上相互干擾,使照片模糊不清。若在鏡頭前安裝一偏振片,轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片使其透振方向與反射光的振動(dòng)方向垂直,即可最大限度地阻止反射光進(jìn)入鏡頭,增強(qiáng)攝像的清晰度。故選項(xiàng)B正確。17.用一單色光源垂直照射帶有圓孔的不透明光屏,下列幾種情況中,在圓孔后面的光屏上各看到什么現(xiàn)象?(1)圓孔的直徑為1 cm。(2)圓孔的直徑為1 mm。(3)圓孔的直徑為0.5 m。(單色光的波長(zhǎng)約為5×10-7 m)答案(1)當(dāng)圓孔的直徑為1 cm時(shí),在光屏上只能看到與圓孔形狀相同的亮斑,這是光沿直線傳播的結(jié)果。(2)當(dāng)圓孔的直徑為1 mm時(shí),在光屏上能看到單色光源倒立的像,這是小孔成像,也是光沿直線傳播的結(jié)果。(3)當(dāng)圓孔的直徑為0.5 m時(shí),在光屏上能看到衍射條紋,這是由于小孔的尺寸與光波波長(zhǎng)差不多,光發(fā)生衍射的結(jié)果。18.實(shí)驗(yàn)證明讓一束太陽(yáng)光入射到平靜的水面上,如果入射角合適,其反射光線和折射光線是互相垂直的,且偏振方向也是互相垂直的偏振光。已知水的折射率為1.33,求這一入射角。答案53°解析設(shè)入射角為1,折射角為2,反射角為1'。由光的反射定律知1'=1;由光的折射定律得n=,由題給條件知1+2=90°,故有sin 2=sin(90°-1)=cos 1,n=tan 1,1=arctan 1.33=53°。 - 5 -