4.6 光的衍射和偏振激光 课后限时作业（Word版，含解析）

光的衍射和偏振　激光
基础练(25分钟·60分)
选择题(本题共8小题，1～4题7分，5～8题8分，共60分)
1.某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　)
2．如图所示分别为红光和绿光在相同条件下的干涉和衍射图样。下列判断正确的是(　　)
A．甲图是绿光的衍射图样
B．乙图是红光的干涉图样
C．丙图是红光的衍射图样
D．丁图是绿光的干涉图样
3．下列现象中，属于光的衍射现象的是(　　)
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．医院手术室使用无影灯
4.(2021·汕头高二检测)2020年4月24日拍到的日晕(又叫圆虹)照片如图。在特定气候下眼睛对着太阳看，看见在太阳周围形成内红外紫的彩色光环，它的成因主要是(　　)
A．光的折射　　　　 B．光的衍射
C．光的干涉 D．光的偏振
5．一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是(　　)
6．对于以下的光学现象说法中正确的是(　　)
A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝S1、S2间的距离d，两相邻亮条纹间距离Δx将增大
B．图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上面的图对应狭缝较宽
C．图丙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凹陷的
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
7.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是(　　)
A．b在该介质中的折射率比a大
B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽
C．用a更易观测到泊松亮斑
D．做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大
8．用a、b两种不同的单色光在相同条件下分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。现使a光从水中斜射向水面上的O点，其入射角为i、折射角为r，如图丙所示。对于这两种单色光，下列说法正确的是(　　)
A．在真空中a光的波长较短
B．水对a光的折射率n＝
C．在水中a光的传播速度较大
D．a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较小
能力练(15分钟·40分)
9．(6分)(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是　　　　 (　　)
A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
10．(6分)关于光的干涉和衍射现象，下列各种说法中正确的是(　　)
A．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的色散现象
B．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，是由于各种色光传播速度不同
C．干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，所以不能通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象
D．光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果
11.(6分)(多选)如图所示，光源S从水下向真空发射一束由红光和蓝光组成的复合光，在A点该复色光分成a、b两束，则下列说法正确的是(　　)
A．b光是蓝光
B．射出水面前a光的传播速度较大，射出水面后a、b光传播速度相同
C．逐渐增大入射角，a光最先发生全反射
D．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
12．(22分)(2021·揭阳高二检测)一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W，求：
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
参考答案：
基础练(25分钟·60分)
选择题(本题共8小题，1～4题7分，5～8题8分，共60分)
1.某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　)
【解析】选B。因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄，故B正确，A、C、D错误。
2．如图所示分别为红光和绿光在相同条件下的干涉和衍射图样。下列判断正确的是(　　)
A．甲图是绿光的衍射图样
B．乙图是红光的干涉图样
C．丙图是红光的衍射图样
D．丁图是绿光的干涉图样
【解析】选C。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故甲图和乙图是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ，可知波长λ 越大，Δx越大，红光的波长大于绿光的波长，则乙图为绿光的双缝干涉图样，A、B错误；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故丙图和丁图是衍射图样，红光的波长大于绿光的波长，即丙图为红光的单缝衍射图样，C正确，D错误。
3．下列现象中，属于光的衍射现象的是(　　)
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．医院手术室使用无影灯
【解析】选B。雨过天晴时，天空常出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠发生折射而形成的，A错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，增透膜利用的是光的干涉，故C错误；医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播，故D错误。
4.(2021·汕头高二检测)2020年4月24日拍到的日晕(又叫圆虹)照片如图。在特定气候下眼睛对着太阳看，看见在太阳周围形成内红外紫的彩色光环，它的成因主要是(　　)
A．光的折射　　　　 B．光的衍射
C．光的干涉 D．光的偏振
【解析】选A。此现象是由光的折射、反射形成的，此现象不满足相干光频率相同的条件，也不满足明显衍射条件，偏振不会出现这种现象。
5．一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是(　　)
【解析】选A。单缝衍射时，中央亮条纹最宽最亮，两边依次变窄、变暗，这是单缝衍射条纹特征。故选A。
6．对于以下的光学现象说法中正确的是(　　)
A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝S1、S2间的距离d，两相邻亮条纹间距离Δx将增大
B．图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上面的图对应狭缝较宽
C．图丙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凹陷的
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
【解析】选D。由Δx＝λ可知，只增大挡板上两个狭缝间的距离d，相邻两亮条纹间距将减小，故A错误；根据发生明显衍射现象的条件可知，狭缝越窄，衍射现象越明显，因此若这是在狭缝宽度不同的情况下，题图乙中上面的图对应狭缝较窄，故B错误；题图丙所示的干涉图样表明检测图样此处是凸起的，故C错误；只有横波才能产生偏振现象，因此光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
7.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是(　　)
A．b在该介质中的折射率比a大
B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽
C．用a更易观测到泊松亮斑
D．做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大
【解析】选B。设折射角为θ1，入射角为θ2，由题设条件知θ1a＝θ1b、θ2a<θ2b，由n＝，知na>nb，A错误；因为na>nb，所以λa<λb，又Δx＝λ，故Δxa<Δxb，故B正确、D错误；b光波长长，更容易产生衍射现象，则用b更易观测到泊松亮斑，故C错误。
8．用a、b两种不同的单色光在相同条件下分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。现使a光从水中斜射向水面上的O点，其入射角为i、折射角为r，如图丙所示。对于这两种单色光，下列说法正确的是(　　)
A．在真空中a光的波长较短
B．水对a光的折射率n＝
C．在水中a光的传播速度较大
D．a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较小
【解析】选C。甲图衍射明显，说明a光的波长比b的波长大，即λa>λb，A错误；水对a光的折射率n＝，B错误；a光的波长比b的波长大，根据c＝λf可知a光的频率小，折射率小，根据v＝可知在水中a光的传播速度较大，C正确；根据全反射定律sin C＝可知a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较大，D错误。
能力练(15分钟·40分)
9．(6分)(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是　　　　 (　　)
A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
【解析】选A、C。单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式Δx＝λ，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、λ为波长。将入射光由可见光换成X射线，波长λ变小，衍射条纹间距变窄，故A正确；使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误；换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变宽，故D错误。
10．(6分)关于光的干涉和衍射现象，下列各种说法中正确的是(　　)
A．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的色散现象
B．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，是由于各种色光传播速度不同
C．干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，所以不能通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象
D．光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果
【解析】选D。通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的衍射现象，故A错误；白光通过双缝后产生的干涉，是由于各种色光波长不同，导致干涉条纹间距不同，从而出现彩色条纹，故B错误；干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，干涉条纹是平行等距的，衍射条纹是不等距的，所以可以通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象，故C错误；光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，故D正确。
11.(6分)(多选)如图所示，光源S从水下向真空发射一束由红光和蓝光组成的复合光，在A点该复色光分成a、b两束，则下列说法正确的是(　　)
A．b光是蓝光
B．射出水面前a光的传播速度较大，射出水面后a、b光传播速度相同
C．逐渐增大入射角，a光最先发生全反射
D．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
【解析】选A、B。由题图知，两光束的入射角i相同，折射角的关系为ra12．(22分)(2021·揭阳高二检测)一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W，求：
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
【解析】(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3 m。
(2)面积为1 cm2色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失。而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J
消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为
n＝＝＝300(个)。
答案：(1)3.0×10－3 m　(2)300个
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