4.6光的偏振、激光基础巩固2021—2022学年高中物理人教版(2019)选择性必修第一册
一、选择题(共15题)
1.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
2.对下列现象解释不正确的是( )
A.图甲和泊松亮斑的原理一样
B.图乙和三棱镜色散的原理一样
C.图丙和利用光学技术检查镜面的平整程度的原理一样
D.图丁和偏振太阳镜的原理一样
3.以下关于光学常识的描述中说法正确的是( )
A.偏振光只可以是横波,不可以是纵波
B.泊松亮斑支持了光的微粒说
C.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的折射现象
D.“隔墙有耳”是波的干涉现象
4.鉴别奶粉的质量时,奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,用“旋光法”可以测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度,这一角度称为“旋光度”,的值只与糖溶液的浓度有关,将的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法不正确的是( )
A.到达O处光的强度会明显减弱
B.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强最大,偏振片B转过的角度等于或
C.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强最大,偏振片A转过的角度等于或
D.偏振光不能产生干涉和衍射现象
5.下列物品中没有用到磁性材料的是( )
A.光碟 B.计算机上的磁盘
C.银行的信用卡 D.U盘
6.下列说法正确的是( )
A.摆钟偏慢时可增加摆长进行校准
B.火车鸣笛驶出站台时,我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以减弱玻璃反射光的强度
D.肥皂膜看上去呈现彩色,是因为光的色散
7.一张光盘可记录几亿个字节,其信息量相当于数千本十多万字的书,其中一个重要原因就是光盘上记录信息的轨道可以做得很密,1 mm的宽度至少可以容纳650条轨道.这是应用了激光的哪个特性?
A.相干性好 B.平行度好 C.亮度高 D.频率高
8.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.光是机械波
9.如图所示,电灯发出的光先后经过偏振片和,人眼在处迎着入射光方向,看不到光亮,则( )
A.图中光为偏振光
B.图中光为偏振光
C.以为轴将转过后,在处将看到光亮
D.以为轴将转过后,在处仍看不到光亮
10.在某些特定环境下照像时,常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景象清晰,关于其原理下列说法正确的是( )
A.增强透射光的强度
B.减弱所拍摄景物周围反射光的强度
C.减弱透射光的强度
D.增强所拍摄景物周围反射光的强度
11.下列说法正确的是( )
A.激光的相干性可以用在雷达上进行精确的测距
B.用平行的单色光垂直照射一个刀片,发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清,这是光的衍射现象
C.光导纤维有很多的用途,它由内芯和外套两层组成,外套的折射率比内芯要大
D.摄影师在拍摄玻璃密的陈列物时,在照相机镜头前装偏振滤光片,是利用光的干涉现象来减弱玻璃的反射光,使影像清晰
12.下列说法正确的是( )
A.光的偏振现象表明光波是纵波
B.多普勒效应是相对论效应
C.激光是人造光,具有相干性好、亮度高、平等度高的特点
D.单摆摆球质量越大,周期也越大
13.下列说法正确的是( )
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.地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长,可以判断该星球正在远离地球
C.拍摄玻璃橱窗内的物体时,在镜头前可以加装一个偏振片以加强反射光的强度
D.牛顿环实验说明了光具有波动性,且照射光波长越长,观察到的条纹间隔越小
14.下列有关光学现象说法正确的是( )
A.图甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水的表面张力而形成的
B.图乙中将双缝干涉实验中的双缝间距调小,则干涉条纹间距变小
C.图丙中用加有偏振滤光片的相机拍照,可以拍摄清楚汽车内部的情景
D.图丁中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象
15.以下现象属于光的干涉的是( )
A.筷子浸入水中的部分侧移且变粗
B.灯焰靠近肥皂膜形成图样
C.相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱
D.光经过大头针的针尖形成图样
二、填空题(共4题)
16.偏振现象:不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也_______,这种现象称为“偏振现象”,横波的_______称为“偏振方向”。
17.激光产生于________.
18.纳米科技是跨世纪新科技,将激光束宽度聚焦到纳米范围,可修复人体已损坏的器官,也可对DNA分子进行超微型基因修复。这是利用了激光的(______)。
A.单色性 B.方向性好 C.高能量 D.偏振性
纳米科技是人类认识自然的一个新层次,等于(______)。
A. B. C. D.
19.如图甲,让阳光或灯光通过偏振片P,在P的另一侧观察,可以看到偏振片是透明的,只是透射光暗了一些。以光的传播方向为轴旋转偏振片P透射光的强度变化吗?______
在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q(图乙),以光的传播方向为轴旋转偏振片Q(图丙),观察通过两块偏振片的透射光的强度变化。
自然光通过偏振片的实验结果
思考与讨论:
怎样解释上面的实验呢?______如果光波是纵波,上面演示的现象是否会发生?______
偏振片
偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有____________________才能通过偏振片,这个方向叫作__________。偏振片对光波的作用就像__________的作用一样。
实际上,太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光,包含着在____________________,而且____________________。这种光是“自然光”(如图)。
太阳光是自然光。
自然光在通过偏振片P时,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也就是说,通过偏振片P的光波,____________________,____________________。这种光叫作偏振光(polarizedlight)。
通过偏振片P的偏振光照射到偏振片Q时,如果两个偏振片的透振方向平行,那么,通过P的偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向一致,可以透过Q(图乙);如果两个偏振片的透振方向垂直,那么,偏振光的振动方向跟偏振片Q的透振方向垂直,不能透过Q(图丙)。
三、综合题(共4题)
20.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?
21.我们常看到在柏油马路和湖面上反射的耀眼的眩光,它会使人的视觉疲劳。戴上一种由偏振片制成的太阳镜,可解决眩光问题。请查阅资料,分析这种太阳镜能解决眩光问题的原理。
22.简述全息照相的原理,说明全息照片与普通照片的不同。
23.激光是一种人造光,其主要特点有哪些?
参考答案
1.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。
2.A
【详解】
试题分析:沙漠蜃景是光全反射现象,而泊松亮斑的原理是光的衍射,它们的原理不相同,故A错误;彩虹是光的折射,而三棱镜色散也是光的折射,原理相同,故B正确;彩色的肥皂泡是光的干涉,而检查光学平面的平整程度是光的干涉现象,它们原理也相同,故C正确;立体电影是光的偏振,偏振太阳镜也是是光的偏振现象,它们的原理相同,故D正确;本题选错误的选项,故选A.
3.A
【详解】
A.偏振光只可以是横波,不可以是纵波,选项A正确;
B.泊松亮斑是光的衍射现象,支持了光的波动说,选项B错误;
C.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的干涉现象,选项C错误;
D.“隔墙有耳”是波的衍射现象,选项D错误。
故选A。
4.D
【详解】
由题意知,转动B使到达O处的光最强,则偏振片A、B的透振方向一致.若在A、B之间放上待检糖溶液,因糖溶液对偏振光有旋光效应,使偏振光的偏振方向发生改变,则到达O处的光强度会明显减弱.若适当旋转A或B,可以使自然光通过偏振片A、糖溶液和偏振片B后到达O处的光强最大,则偏振片旋转的角度等于或.偏振光也是波,能产生干涉和衍射现象。
故选D。
5.A
【详解】
用到磁性材料的是计算机上的磁盘、U盘、电话卡、喝水用的磁化杯子、银行卡和录音机磁头,而DVD碟片一定没有用到,故A正确,BCD错误;
故选A.
6.C
【详解】
A.摆钟偏慢时,说明周期偏大,若要周期变小,则可缩短摆长进行校准,故A错误;
B.火车鸣笛驶出站台时,间距变大,则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低,故B错误;
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片,以反射光发生干涉,减弱反射光的透射强度,故C正确;
D.肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象,故D错误;
故选C。
7.B
【详解】
试题分析:激光具有普通光所不具有的特点,可概括为三好(单色性好、相干性好、方向性好)一高(亮度高),激光刻录应用了激光平行度好,B正确;
8.B
【详解】
只有横波才能发生偏振现象
故选B。
9.B
【详解】
A.自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,则A错误;
B.它通过A偏振片后,即变为偏振光,图中光为偏振光,则B正确;
CD.人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,说明A、B两个偏振片的透振方向是互相垂直的,以SP为轴将B转过180°后,并没有改变B的透振方向,所以在P处仍然看不到光亮;以SP为轴将B转过90°后,B点透振方向刚好与A的透振方向平行,通过偏振片A的光线也能透过偏振片B,在P处可以看到光亮,选项CD错误。
故选B。
10.B
【详解】
偏振片的作用是让它的透振方向与景物周围反射光的偏振方向垂直,不让反射光进入照相机镜头,这样就可以减弱反射光而使景象清晰.
故选B。
11.B
【详解】
A.利用激光的平行度好,可以用在雷达上进行精确的测距,故A错误;
B.光发生明显衍射现象的条件是:当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小,平行单色光垂直照射一个刀片,发现屏上刀片的阴影边缘模糊不清,这是光的衍射现象,故B正确;
C.全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,入射角大于等于临界角。所以内芯的折射率大于外套的折射率,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射,故C错误;
D.拍摄玻璃窗内的陈列物时,反射光的振动方向和玻璃橱窗内的陈列物光的振动方向不同,所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响,使影像清晰,故D错误;
故选B。
12.C
【解析】
A. 光的偏振现象说明光是一种横波.故A错误;
B. 多普勒是一种相对运动引起的,但不是相对论效应.故B错误;
C. 激光是人造光,具有相干性好、亮度高、平等度高的特点.故C正确;
D. 根据单摆周期公式,单摆摆球的周期与质量无关.故D错误.
故选C.
13.B
【详解】
A.发生全反射的必要条件是光从光密介质射入光疏介质,当光从光疏介质射入光密介质时,一定不发生全反射,A错误;
B.地球上接受到离地球远去的遥远星球发出的光波,考虑多普勒效应会出现红移现象,即波长变大, B正确;
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减小反射光的强度,使照片清晰,C错误;
D.牛顿环实验说明了光具有波动性,且照射光波长越长,观察到的条纹间隔越大,D错误。
故选B。
14.C
【详解】
A.荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光线从水中射向空气时,发生光的全反射,导致其特别“明亮”,选项A错误;
B.图乙中将双缝干涉实验中的双缝间距调小,根据
则干涉条纹间距变大,选项B错误;
C.用加有偏振滤光片的相机拍照,偏振片可将车窗玻璃的反射光减弱,从而可以拍摄清楚汽车内部的情景,故C正确;
D.肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜前后表面反射的光线,相互叠加产生的现象,这是光的薄膜干涉现象造成的,故D错误。
故选C。
15.B
【详解】
A.筷子浸入水中的部分侧移且变粗是光的折射,故A错误;
B.灯焰靠近肥皂膜形成图样是薄膜干涉,故B正确;
C.相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱是光的偏振,故C错误;
D.光经过大头针的针尖形成图样是光的衍射,故D错误。
故选B。
16.可能不同 振动方向
17.从原子中发出的
【解析】
【详解】
[1]激光的基本原理是:自发辐射与受激辐射自发辐射是在没有任何外界作用下,激发态原子自发地从高能级向低能级跃迁,同时辐射出一光子.
18.BC C
【详解】
(1)[1]激光用于医疗卫生,修复人体器官及对DNA分子修复等,是因为激光有非常好的方向性和非常高的能量,AD错误,BC正确,故选BC。
[2]纳米是长度单位,波长经常用纳米作单位,,ACD错误,B正确,故选B。
19.不变化 偏振现象是横波所特有的现象 不会发生 沿着这个方向振动的光波 透振方向 狭缝对于机械波 垂直于传播方向上沿一切方向振动的光 各个方向振动的光波强度都相同 在垂直于传播方向的平面上 沿着某个特定的方向振动
【详解】
(1)[1]在图甲中,以光的传播方向为轴旋转偏振片P,透射光的强度不变化。原因是阳光或灯光是自然光,包含着垂直于传播方向上沿一切振动的光,而且各个方向振动的光波的强度都相同,只有振动方向和偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过偏振片,因此,以光的传播方向为轴旋转偏振片P,透射光的强度不变化。
(2)[2][3]偏振现象是横波所特有的现象,因此,上面实验中如果光波是纵波,演示的现象不会发生。
(3)[4][5][6] 偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片,这个方向叫作透振方向。偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波的作用一样。
[7][8] 实际上,太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且各个方向振动的光波强度都相同,这种光是“自然光”
[9][10] 自然光在通过偏振片P时,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也就是说,通过偏振片P的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定的方向振动,这种光叫作偏振光。
当通过P的偏振光的振动方向和偏振片Q的透振方向一致时,可以透过Q,这是屏上是明的。当通过P的偏振光的振动方向和偏振片Q的透振方向垂直时,光不能透过Q,这是屏.上是暗的。
20.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。
21.
天然的眩光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果,漫反射光是非偏振光,而镜式反射光一般是部分偏振光。由于它们是从水平面上反射的光线的,入射面是垂直的,所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光,要想消除这种眩光,只要将光线中的水平振动成分减弱此就可以了,因此镜片的透振方向竖直。
22.
全息照片与普通照片的不同点为
1.观察全息照片的图像时,看到的三维立体图像和原来的物体几乎一模一样。
2.如果发现一个物体某部分被遮挡了,只要改变一下角度,就能观察到被遮挡的部分。
3.如果一张全息照片的大部分被损坏或丢失,只留下一小部分,从这一小部分照片仍可再现原物的全貌。
4.可以在同一张底片上记录多张图像,再现时可以在不同的角度上分别观察到两个不同物体的像而不互相干扰,假如将一个人奔跑的不同姿势依次记录在一张全息底片上,你只要晃动头部,就可以看到一个正在跑动的人。
23.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.