5.5激光与全息照相基础巩固-2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册（word 含答案）

5.5激光与全息照相基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．关于光的偏振现象，下列说法正确的是（ ）
A．光的振动方向与偏振片的“透振方向”不同时，光一定无法通过偏振片
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．3D立体电影利用了光的偏振原理
D．拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，可在照相机镜头前加一增透膜
2．在做双缝干涉实验时，常用激光光源，这主要是应用激光的（ ）
A．相干性好 B．反射性好 C．亮度高的特性 D．平行性好
3．以下说法中正确的是（　　）
A．肥皂泡在在阳光的照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的色散现象
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点
D．当观察者向静止的声源运动时，观察者接受到的声源频率低于声源发出的频率
4．光学现象在实际生活、生产中有许多应用。下列光学现象，说法正确的是（　　）
A．白光通过三棱镜后分解为彩色光，是光的色散现象
B．全息照相利用了光的全反射现象
C．医学上可以用激光做“光刀”是由于激光是相干光
D．戴上特制眼镜在电影院观看3D电影有立体感是利用了光的干涉现象
5．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
6．纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚集到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，这是利用了激光的（　　）
A．单色性 B．可调谐 C．高能量 D．相干性
7．下列说法中正确的是（　　）
A．光只有在折射时才会发生色散现象
B．光的偏振现象说明光是横波
C．全息照相主要利用了激光亮度高的特性
D．激光手术刀主要利用了激光相干性好的特性
8．关于激光的应用，下列说法正确的是（　　）
A．观看电影的眼镜是利用了光的衍射原理
B．利用激光是相干光，可以用在雷达上进行精确的测距
C．由于激光平行度好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
D．利用激光亮度高，可以用在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜
9．2018年诺贝尔物理学奖授予美国学者ArthurAshkin、法国学者GerardMourou、加拿大学者DonnaStrickland（女），以表彰他们在激光物理领域的突破性发明。关于激光，下列说法正确的是（　　）
A．激光不能像无线电波那样用来传递信息
B．全息照相利用了激光方向性好的特点
C．激光可以发生干涉，且平行度好
D．激光是横波，在光导纤维中传递信息要比在真空中快
10．关于激光的应用问题，下列说法中不正确的是 （　　）
A．光纤通信是应用激光相干性的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的
B．计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点
C．医学上可用激光做“光刀”切除肿瘤是应用激光亮度低的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光平行度好的特点
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．激光测距雷达是一种可以用来测距的装置，激光可以用来进行精确测距是由于激光（　　）
A．具有高度的相干性 B．平行度好 C．亮度高 D．单色性好
13．下列各图中，关于光学知识应用的描述正确的是（　　）
A．医用内窥镜运用了光的折射原理
B．全息照相运用了光的偏振原理
C．立体电影运用了光的衍射原理
D．照相机镜头表面增透膜运用了光的干涉原理
14．在拍摄日落水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是(　　)
A．减弱反射光，从而使景物的像更清晰
B．增强反射光，从而使景物的像更清晰
C．增强透射光，从而使景物的像更清晰
D．减弱透射光，从而使景物的像更清晰
15．在演示双缝干涉的实验时,常用激光做光源,这主要是应用激光的( )
A．亮度高 B．平行性好 C．相干性好 D．波动性好
二、填空题（共4题）
16．光纤通信的优点是：______、______、抗干扰性好、中继距离长、保密性好。
17．如图所示为光纤电流传感器示意图，它用来测量高压线路中的电流。激光器发出的光经过左侧偏振元件后变成偏振光，该偏振光受到输电线中磁场作用，其偏振方向发生旋转，通过右侧偏振元件可测得最终偏振方向，由此得出高压线路中的电流大小，图中左侧偏振元件是起偏器，出射光的偏振方向与其透振方向________（选填“相同”或“不相同”），右侧偏振元件称为_______。
18．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
19．用如图（1）所示的实验装置做“双缝干涉测光的波长”实验：
（1）以下实验装置操作及现象说法正确的是___。
A．测完了紫光的波长后，要再测量红光的波长，只需要更换滤光片，不需要再调节单缝及双缝就可以直接测量
B．去掉滤光片就观察不到干涉现象
C．若将光源换成激光，则不需要滤光片及单缝也能通过干涉现象测出光波的波长
D．若将光源换成激光，则不需要滤光片及双缝也能通过干涉现象测出光波的波长
（2）在实验中，双缝间距d=0.5mm，双缝与光屏问距离L=0.5m，某次实验在分划板上得到清晰的干涉图像，分划板中心与第一条亮条纹中心， 第八条亮条纹中心对齐时游标卡尺读数如图（2）所示，则分划板在第八条亮条纹中心对齐时游标卡尺读数为__mm，单色光的波长为___m(结果保留2位有效数字)。
三、综合题（共4题）
20．应用激光平行性好的特点，可以精确地测量距离。对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离，若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射脉冲到收到反射脉冲所用的时间为，则月球到地球的距离大约是多少？
21．某种激光雷达测距软件可以同时显示两列波形，当激光器发射激光时，在电脑液晶显示器上显示一个正的波形，而接收器接收到反射回来的光波时又会显示一个负的波形.某次实际测量时显示器上显示的图像如图所示，已知激光器每秒钟发射激光脉冲数为个，被测物与测量者之间的距离小于，则由图可求出被测物与测量者之间的距离为多少。
22．激光适用于室内照明吗？为什么？试从激光的特性来解释。
23．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，下述情况能否在光屏E上看到干涉条纹？简单说明理由。
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P；
(2)在缝、后分别加偏振片、，与透振方向垂直。
参考答案
1．C
【详解】
A．只有当光的振动方向与偏振片的“透振方向”垂直时，光才无法通过偏振片，选项A错误；
B．光的偏振现象说明光是一种横波，选项B错误；
C ．3D立体电影利用了光的偏振原理，选项C正确；
D．拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，可在照相机镜头前加一偏振片，选项D错误。
故选C。
2．A
【详解】
在做双缝干涉实验时，常用激光光源，这主要是应用激光的相干性好．
故选A．
3．C
【详解】
A．肥皂泡在在阳光的照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的现象，选项A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，选项B错误；
C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点，选项C正确；
D．根据多普勒效应，当观察者向静止的声源运动时，观察者接受到的声源频率高于声源发出的频率，选项D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．白光通过三棱镜后分解为彩色光，是光的色散现象；A正确；
B．全息照相是利用了光的干涉原理，B错误；
C．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高，能量强的特点，C错误；
D．戴上特制眼镜在电影院观看3D电影有立体感是利用了光的偏振现象；D错误。
故选A。
5．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。
6．C
【详解】
将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，这是利用了激光的高能量。所以选项C正确。
故选C。
7．B
【详解】
A．光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散，选项A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，选项B正确；
C．全息照相主要利用了激光相干性好的特性，选项C错误；
D．激光手术刀主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点的特性，选项D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．观看电影的眼镜是利用了透振方向互相垂直的偏振片，A错误；
B．利用激光平行度好，可以用在雷达上进行精确的测距，B错误；
C．利用激光相干性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，C错误；
D．利用激光强度大、能量集中，可以用在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．计算机技术传递的是二进制数0、1，可用激光的明灭来表示0、1，所以激光可用来传递信息，故A错误；
B．激光全息照相是利用激光频率相同、相干性好的特点，进行叠加干涉而形成的，故B错误；
C．激光的三大特点：平行度好、亮度高、相干性好，故可以发生干涉现象，故C正确；
D．激光是电磁波，所以是横波，当激光在光导纤维中传递信息时，由于介质的折射率大于真空中的，所以传播速度比真空中的慢，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性，A正确；
B．计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好，B正确；
C．医疗中的激光“光刀”利用了激光的强度大的特点，C错误；
D．激光测距利用的是激光的平行性好，D正确。
故错误的选C。
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．B
【详解】
激光测距雷达能够利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度；
故选B。
13．D
【详解】
A．医用内窥镜传送光信号是利用了光的全反射原理，故A错误；
B．全息照相运用了激光的干涉原理，故B错误；
C．立体电影运用了光的偏振原理，故C错误；
D．相机镜头表面涂上增透膜以增强透射光的强度，是利用了光的薄膜干涉原理，故D正确。
故选D。
14．A
【详解】
由于反射光的干涉，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光．
故选A.
15．C
【详解】
在做双缝干涉实验时，常用激光光源，这主要是应用激光的相干性好以及单色性好．容易发生干涉现象，故C正确，ABD错误．故选C．
【点睛】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）．
16．方向性好 容量大
【详解】
[1]光纤通信的主要优点是方向性好
[2]容量大、衰减小、抗干扰性强，载有声音、图象以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可沿着光纤传到千里之外的另一端，实现光纤通信.
17．相同 检偏器
【详解】
[1]使自然光先经起偏器成为线偏振光，出射光的偏振方向与其透振方向相同。
[2]右侧偏振元件可测得最终偏振方向，所以它是检偏器。
18．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。
19．AC 15.5mm 6.310-7m
【详解】
（1）［1］A.由干涉条纹间距x=知，测完了紫光的波长后，要再测量红光的波长，只需要更换滤光片，改变入射光的波长，不需要再调节单缝及双缝就可以直接测量，故A正确；
B.去掉滤光片观察，会出现白光的干涉图样，故B错误；
CD.若将光源换成激光，激光是单色光，不需要滤光片及单缝也能通过干涉现象测出光波的波长，故C正确，D错误。
（2）［2］分划板在第八条亮条纹中心对齐时游标卡尺读数为x8=15.5mm。
［3］分划板中心与第一条亮条纹中心对齐时游标卡尺读数x1=11.1mm，x8- x1=，单色光的波长
=m=6.310-7m
20．
【详解】
光速，设从发射脉冲到收到反射脉冲所用的时间为t，则t时间内激光所通过的路程是月地距离的2倍，因，则月球到地球的距离大约为
21．
【详解】
发射相邻两个激光脉冲的时间间隔为
由题图可看出从发射激光到接收到反射脉冲所需的时间为
则被测物与测量者之间的距离为
由于，所以n只能取0，可得
22．激光的亮度高而且平行度很好，不能用于室内照明，会刺伤人的眼睛。
【详解】
激光的亮度高而且平行度很好，不能用于室内照明，会刺伤人的眼睛。
23．(1)能；(2)不能
【详解】
(1)到达、的光是从同一偏振光分解出来的，它们满足干涉条件，能看到干涉条纹；
(2)从、射出的光的振动方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，无干涉条纹。