2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
4.6光的偏振激光 同步作业(解析版)
1.关于机械波,以下说法正确的是
A.声波属于机械波,是横波
B.各种机械波均会发生偏振现象
C.机械波向外传播的是振源的振动形式、信息和能量
D.简谐传播过程中各质点起振方向与振幅起振方向可能不相同
2.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图所示的衍射图样。据此可以判断出( )
A.甲是光线射到圆孔后的衍射图样,乙是光线射到圆板后的衍射图样
B.乙是光线射到圆孔后的衍射图样,甲是光线射到圆板后的衍射图样
C.甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样,甲对应的圆孔直径较大
D.甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样,乙对应的圆板直径较大
3.如图所示,两光屏间放有两个偏振片,它们四者平行共轴,现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上,再使偏振片Q绕轴匀速转动一周,则关于光屏上光的亮度变化情况,下列说法中正确的是( )
A.光屏上光的亮度保持不变
B.光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
C.光屏上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线
D.光屏上光的亮度会时亮时暗
4.关于光现象及其应用,下列说法正确的有( )
A.3D电影是利用激光相干性好的特性
B.肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象
C.摄影机镜头镀增透膜是利用了光的折射
D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片是利用光的干涉
5.如图所示,让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象。这个实验表明( )
A.光是电磁波 B.光是一种横波
C.光是一种纵波 D.自然光是偏振光
6.爱因斯坦在广义相对论中曾这样描述:任何有质量的物体都会使它周围的时空发生扭曲,物体质量越大,时空就扭曲的越厉害。当有质量的物体加速运动,如两个天体加速旋转的时候,他们周围的时空会发生起伏,震颤,波浪……。这种“时空扰动”以波(涟漪)的形式向外传播,这就是引力波。引力波探测是难度最大的尖端技术之一,因为只有质量非常大的天体加速运动时才会产生较容易探测的引力波。2016年2月11日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布探测到了引力波,该引力波是由距离地球13亿光年之外的两个黑洞合并时产生的。探测装置受引力波影响,激光干涉条纹发生相应的变化,从而间接探测到引力波。通过对探测数据研究,科学家发现引力波在空间传播的方式与电磁波类似,以光速传播,携带有一定能量,并有两个独立的偏振态。根据上述材料做下列推断,下列说法正确的是( )
A.引力波是纵波
B.引力波的传播不需要介质
C.只有质量非常大的天体加速旋转时才能产生引力波
D.引力波可以与激光发生干涉,产生干涉条纹
7.关于光学现象在科学技术、生产和生活中的应用,下列说法中正确的是( )
A.光的偏振现象说明光是纵波
B.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
8.下列关于偏振光的说法中正确的是()
A.自然光就是偏振光
B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光
D.单色光就是偏振光
9.2020年11月13日,中国首艘万米深潜器“奋斗者号”深潜至地球最深处的马里亚纳海沟,科研人员通过光缆、卫星,借助激光、无线电波等来传输信号,实现即时通讯和电视直播。下列说法正确的是( )
A.无线电波是横波,激光是纵波
B.无线电波在海水中无法传播,只能借助光缆来传输信号
C.电视直播过程中发射和接收的无线电波是可以通过振荡电路产生的
D.激光是偏振光,只有在其振动方向与偏振片的透振方向平行时才能通过偏振片
10.为了提高汽车夜间行车安全,有人提出设想:将汽车的挡风玻璃和车灯罩做成偏振片,使司机只看到自己车灯的光而看不见对面车灯发出的光,从而大大降低对面的车灯造成的视线模糊.以下关于光的偏振的说法正确的是( )
A.只有振动方向和偏振片的透振方向一致的光才能顺利透过偏振片
B.光的偏振现象证明了光是一种机械波
C.单色光就是偏振光
D.泊松亮斑属于光的偏振现象
11.如图所示,半径为R的圆形偏振片P的透振方向为竖直方向,一束横截面半径略小于R的平行自然光正对着偏振片P照射后射到屏上,现以光的传播方向为轴将偏振片P旋转,则在偏振片P旋转的过程中( )
A.屏上出现圆形亮斑,亮度不变
B.屏上出现圆形亮斑,亮度逐渐变暗
C.屏上出现随偏振片P旋转的亮条纹,且亮度不变
D.屏上出现随偏振片P旋转的亮条纹,且亮度变暗
12.下列说法中正确的是( )
A.光的偏振现象说明光是纵波
B.杨氏双缝干涉实验证明光是电磁波
C.光从空气射入玻璃时可能发生全反射
D.雨后路面上的油膜表面的彩色条纹是由于光的干涉形成的
13.下列有关光学现象的说法正确的是( )
A.光从光疏介质射入光密介质,若入射角大于临界角,则一定发生全反射
B.做双缝干涉实验时,仅用红光替代紫光,相邻亮条纹间距变大
C.在白光下观察肥皂泡,其表面的相邻各条纹是等间距的
D.光的偏振现象表明光是横波
14.下列说法正确的是( )
A.用光导纤维束传输图象和信息,这是利用了光的全反射原理
B.水面上的油膜呈现彩色和天上的彩虹呈现彩色都是光的色散现象
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光
D.红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同
15.下列说法中正确的是 ( )
A.偏振光可以是横波也可以是纵波
B.声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的频率大于声源振动的频率
C.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的折射现象
D.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象
16.以下说法中正确的是( )
A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图,其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B.图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图,当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb'面射出
C.图丙是双缝干涉示意图,若只减小屏到挡板间距离L,两相邻亮条纹间距离△x将减小
D.图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
E.图戊中的M、N是偏振片,P是光屏.当M固定不动缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化,此现象表明光波是横波
17.激光是一种人造光,其主要特点有哪些?
18.在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,如果不戴这副眼镜,银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么?
19.相干性:激光具有频率____、相位差____、偏振方向____的特点,具有高度的相干性
应用:光纤通信
平行度:激光的____非常好,传播很远的距离仍能保持一定的强度
应用:激光____,读取光盘上记录的信息等
亮度高:它可以在很小的____和很短的____内集中很大的____
应用:用激光束切割、焊接,医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等
20.如图所示,一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分成各种单色光,对其中a、b、c三种色光,下列说法正确的是( )
A.a色的频率最大
B.c色光在该玻璃三棱镜中的速度最大
C.若分别让a、b、c三色光通过一条缝干涉装置,a光形成的干涉条纹的间距最大
D.若让a、b、c三色光以相同的入射角从某介质射向真空,b光恰能发生全反射,则a光也一定能发生全反射
E.a光能发生偏振现象,c光不能发生
参考答案
1.C
【详解】
声波振动产生的属于机械波,有疏部和密部之分是纵波,故A错误;横波才会发生偏振现象,故B错误;机械波不但能传递能量,而且能传递信息,故C正确;简谐波传播过程中各质点起振方向与振源起振方向相同,故D错误.所以C正确,ABD错误.
2.A
【详解】
题图甲图样为明暗相间的圆环,而题图乙图样在阴影的中心有一个亮斑——泊松亮斑,故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样,乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射图样,所以A正确;BCD错误;
故选A。
3.D
【详解】
ABD. 太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上,再使偏振片Q绕轴匀速转动一周,当偏振片P与偏振片Q垂直时,光屏没有亮度,则关于光屏上光的亮度从亮到暗,再由暗到亮.所以光屏上光的亮度会时亮时暗.故AB错误,D正确;
C. 太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上,再使偏振片Q绕轴匀速转动一周,当偏振片P与偏振片Q垂直时,光屏没有亮度,则关于光屏上光的亮度从亮到暗,再由暗到亮.不可能出现光的衍射现象,所以光屏上不可能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线,故C错误;
故选D
4.B
【详解】
A.3D电影是利用了光的偏振现象,出现立体画面,故A错误;
B.肥皂泡在阳光照耀下呈现出彩色条纹这是光的薄膜干涉现象,故B正确;
C.摄影机的镜头表面镀了一层透光的膜,可以增大某种光的透射强度,这是利用了光的干涉现象,故C错误;
D.照相机镜头前加偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度,从而使玻璃后的影像清晰,利用了光的偏振原理,故D错误。
故选B。
5.B
【详解】
纵波振子是沿传播方向振动的,所以它可以通过偏振片,没有偏振现象产生;而横波振子是沿与传播方向垂直的方向振动的,而且振子的平衡位置不变,当波传到偏振片时,部分波就无法传过去了,即发生了“偏振”现象,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.B
【详解】
A.纵波不能发生偏振现象,能发生偏振现象,则一定是横波,故A错误;
B.引力波是一种时空涟漪,能在宇宙中肆意传播,这说明引力波的传播不需要介质,故B正确;
C.质量小的物体加速运动时也会产生引力波,只是不容易探测,故C错误
D.引力波不会与激光发生干涉,不会产生干涉条纹,故D错误。
故选B。
7.D
【详解】
A.光的偏振现象说明光是一种横波,所以A错误;
B.门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象,所以B错误;
C.在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,所以C错误;
D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,所以D正确。
故选D。
8.C
【详解】
A.自然光垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同,而偏振光是垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动,故A不正确;
B.偏振光是垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动,故B不正确;
C.偏振光是垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动,故C正确;
D.单色光与复色光区别是前者是只有一种颜色,后者多种颜色重合,与偏振光无关,故D不正确;
故选C。
9.C
【详解】
A.无线电波和激光都是电磁波,都是横波,选项A错误;
B.无线电波在海水中也能传播,只是能量损失较大,借助光缆来传输信号可减小能量损失,选项B错误;
C.电视直播过程中发射和接收的无线电波是可以通过LC振荡电路产生的,选项C正确;
D.激光是偏振光,在其振动方向与偏振片的透振方向夹角增大时,透射光的强度减弱,当两个偏振片的偏振方向垂直时,透射光的强度才为零,即当其振动方向与偏振片的透振方向不平行但不垂直时也有部分光能通过偏振片,选项D错误。
故选C。
10.A
【详解】
A.根据光的偏振原理可知,振动方向和偏振片的透振方向一致的光,才能顺利透过偏振片,A正确;
BC.光的偏振证明光是横波,但光是电磁波不是机械波,单色光是指单一频率(或波长)的光,偏振光是指光波的振动方向单一,两者无必然联系,BC错误;
D.泊松亮斑是光的衍射现象,D错误。
故选A。
11.A
【详解】
CD.圆柱状光束通过偏振片后,无论偏振片的透振方向如何,屏幕上始终出现圆形亮斑,故CD错误;
AB.自然光包含在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同,故转动偏振片,透振方向虽然改变,但屏幕上出现的圆形亮斑的亮度不变,故A正确,B错误。
故选A。
12.D
【详解】
A.光的偏振现象说明光是横波,故A项错误;
B.杨氏双缝干涉实验证明光具有波动性,不能证明光是电磁波,故B项错误;
C.由于玻璃相对于空气是光密介质,光从空气射入玻璃时不可能发生全反射,故C项错误;
D.雨后路面上的油膜表面的彩色条纹是由于油膜的前后表面反射光,进行光的叠加,光的干涉形成的,故D项正确。
故选D。
13.BD
【详解】
A.光从光密介质射入光疏介质,若入射角大于临界角,则一定发生全反射,故A错误;
B.根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知,仅用红光替代紫光,光的波长变大,则相邻亮条纹间距变大,故B正确;
C.在白光下观察肥皂泡,由于液膜前后两面并不是平面,所以表面的相邻各条纹不是等间距的,故C错误;
D.光的偏振现象表明光是横波,故D正确。
故选BD。
14.ACD
【详解】
A. 光导纤维束传输图象和信息,这是利用了光的全反射原理,故A正确;
B. 水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象,故B错误;
C. 反射光属于偏振光,拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片能减弱橱窗玻璃表面的反射光,提高拍摄的效果。故C正确;
D. 光速与介质有关,红色和蓝色的激光的频率不同,在同种介质中的波长是不同的,而在不同介质中传播时波长可能相同。故D正确。
故选ACD。
15.BD
【详解】
A.偏振光必须是横波,纵波不能产生偏振,选项A错误;
B.声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的频率大于声源振动的频率,选项B正确;
C.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的薄膜干涉现象,选项C错误;
D.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象,选项D正确。
16.ACE
【详解】
A.根据折射率和光的传播速度之间的关系,可知,折射率越大,传播速度越小,从图中可以看出,b光线在水中偏折得厉害,即b的折射率大于a的折射率,则a在水中的传播速度大于b的传播速度。故A正确;
B.当入射角i逐渐增大时折射角逐渐增大,由于折射角小于入射角,且射到bb′面上的光的入射角等于在aa′面上的折射角,则不论入射角如何增大,玻璃砖中的光线不会在bb′面上发生全反射,故肯定有光线从bb'面射出,故B错误;
C.根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距△x与双缝间距离d及光的波长λ的关系式△x=,可知只减小屏到挡板间距离L,两相邻亮条纹间距离△x将减小,故C正确;
D.由于不知道被测样品表面的放置方向,故不能判断此处是凸起的,故D错误;
E.只有横波才能产生偏振现象,所以光的偏振现象表明光是一种横波。故E正确。
故选ACE。
17.相干性好、平行度好、亮度高
【解析】
【详解】
激光主要特点:相干性好、平行度好、亮度高.
18.光的偏振
【详解】
观看3D电影时,观众戴的特制眼镜是利用光的偏振原理制成的,只有与偏振透振方向一致得光才能通过。当放映机同时将视点不同而略有偏差的影像同时投映在银幕上时,戴上特制眼镜的观众左、右眼睛分别只能看到其中相应的一个影像,由视神经传至大脑叠合在一起产生立体感。不戴特制眼镜时,两眼同时看到两个影像重叠,就会模糊不清。
19.相同 恒定 一致 平行度 汇聚一点 空间 时间 能量
【详解】
[1][2][3] 相干性:激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点,具有高度的相干性;
应用:光纤通信。
[4]平行度:激光的平行度非常好,传播很远的距离仍能保持一定的强度。
[5]应用:激光汇聚一点,读取光盘上记录的信息等。
[6][7][8]亮度高:它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
应用:用激光束切割、焊接,医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等。
20.ABD
【详解】
A.根据光的偏折程度可知,c光的折射率最小,a光的折射率最大,则c光的波长最长,a光波长最短,能量最大,A正确;
B.c光的折射率最小,由公式分析得知,三色光在玻璃三棱镜中传播时c光速度最大,B正确;
C.c光的波长最长,a光波长最短,而干涉条纹的间距与波长成正比,则a光形成的干涉条纹的间距最小,C错误;
D.光的折射率最大,由临界角公式分析得知,a光的临界角最小,若让a、b、c三色光以相同的入射角从某介质射向真空,b光恰能发生全反射,则a光也一定能发生全反射,D正确;
E.光是一种横波,横波有偏振现象,纵波没有,有无偏振现象与光的频率无关,故E错误。
故选ABD。