第四章 第3-6节 光的偏振 激光 综合拔高练（word版含答案）

2022版高中同步人教版选择性必修第一册 第四章 第3~6节综合拔高练
一、单选题
1．如图，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹（图中阴影表示亮条纹），则（　　）
A．图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹
B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹
C．双缝间距离越小，对应条纹间距越大
D．照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大
2．如图所示，自然光OA从真空射入介质，OB为反射光线，OC为折射光线，其中，PQ为介质交界面，===30°，下列说法正确的是（　　）
A．为入射角 B．OB是偏振光
C．介质折射率为 D．减小角会出现全反射
3．下列说法不正确的是（　　）
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快
C．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大
4．如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法不正确的是
A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B．a比b更容易发生衍射现象
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．在水中a光的临界角大于b光的临界角
5．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是（　　）
A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理
B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是明暗相间的
C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点
D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
6．如图所示，P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成a、b两束光线，则下列说法中正确的是（　　）
A．a光频率小于b光频率
B．在玻璃砖中传播的时间a光比b光长
C．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动180°，P光线保持不变，则a、b两束光线也保持不变
7．利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ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，则下列说法中不正确的是（　　）
A．到达处O光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片转B过的角度等于θ
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于θ
8．内径为r，外径为r的透明介质半球壳折射率n=2，如图为其截面示意图。现将点光源分别放在球心O处和P处，P在O点正上方内壳上，光射向外壳经过折射后射出球壳（不考虑光的反射，已知光在真空的传播速度为c）。则下列说法正确的是（　　）
A．光线从O点射出球壳的时间为t=
B．光线从O点射出球壳的时间为t=
C．若点光源放于P点处，则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为
D．若点光源放于P点处，则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为
二、多选题
9．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）
A．若增大入射角i，则a光可能先消失
B．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距小于b光条纹间距
C．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长长
D．a光的频率比b光的频率大
10．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
11．a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示，则下列叙述正确的是(　　)
A．a光的频率较大 B．b光的频率较大
C．a光的波长较大 D．b光的波长较大
12．图示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③________、④___________、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（ ）
A．③、④分别是双缝、单缝
B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离
C．先放上单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心
D．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长
E．假若把此装置置于某液体中测量某单色光的波长，测得结果要比在真空中测得该光的波长短
三、实验题
13．在用双缝干涉测光的波长实验中：
①分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，则在双缝后的屏幕上红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比，______（填“大于”、“等于”或“小于”）
②若用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板处于位置时游标卡尺读数如图乙中所给出，则分划板在图中位置时游标卡尺读数为______；若已知分划板处于位置时，刻度为，双缝间距，双缝到光屏的距离；该单色光的波长______（结果保留2位有效数字）。
14．同学们利用如图所示的装置来测量某种单色光的波长。接通电源，规范操作后，在目镜中观察到清晰的干涉条纹。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹数量，该同学可( )
A．将透镜向单缝靠近 B．使用间距更大的双缝
C．将单缝向靠近双缝方向移动 D．将毛玻璃向远离双缝的方向移动
（2）测量中，分划板中心刻线对齐某一条亮纹的中心时，游标卡尺的游尺位置如图所示，则读数为___________cm。
（3）该同学已测出图中装置中双缝、毛玻璃之间的距离为L，又测出她记录的第1条亮条纹中心到第6条亮条纹中心的距离为△x，若双缝间距为d，则计算该单色光波长的表达式为___________（用题中所给字母表示）。
（4）小明和小强两人在实验时不小心碰到了实验装置，导致在目镜中看到的条纹模糊不清，为了在目镜中再次看到清晰的条纹，因仪器装置较长，一人无法完成操作，两人开始分工，小明在目镜中观察，小强必须前后微调___________（填写图中所给的仪器名称）才能看到清晰的干涉条纹。
15．在用双缝干涉测光的波长实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，并选用缝间距d=0.20 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700 mm．然后,接通电源使光源正常工作．
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示,图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图甲(b)中游标尺上的读数x1=__________ mm；接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,此时图乙(b)中游标尺上的读数_______mm．
(2) 利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离x=_______mm；这种色光的波长_________nm.．
(3) 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如右图所示.则在这种情况下测量干涉条纹的间距x时,测量值_______实际值.(填“大于”、“小于”或“等于”)
16．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)某次测量时，选用的双缝间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.92mm，则所测单色光的波长为______nm。
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是______。
A．将单缝向双缝靠近
B．使用间距更小的双缝
C．将屏向远离双缝的方向移动
D．将屏向靠近双缝的方向移动
四、解答题
17．如图所示，横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为，对紫光的折射率为，一束很细的白光由棱镜的一个侧面垂直入射，从另一侧面折射出来，已知棱镜的顶角， 边平行于光屏且与光屏距离为．
①画出白光通过棱镜折射后的光路图(出射光线只画出两条边缘的光线，并指明其颜色)；
②求出在光屏上得到的可见光光谱的宽度？
18．图中的圆表示用某种透明材料做成的圆柱形光学元件的横截面，圆的半径为R，MN是通过圆心O的光轴，两细单色光束平行MN射入该光学元件，且两细光束到MN的距离相等．两光束相距R，经偏转后交于MN上的P点，若OP=R，求该透明材料的折射率．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．根据单缝衍射条纹间距不等，而双缝干涉条纹间距相等，则有图c表示双缝干涉条纹，图d表示单缝衍射条纹，故A错误；
B．根据明显的衍射现象条件可知，当单缝S越窄时，相干性越强，越容易观察到对应的明暗条纹，故B错误；
CD．在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、缝屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故C正确，D错误。
故选C。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．自然光OA从真空射入介质，OB为反射光线，OC为折射光线，线NN为法线，因入射角为入射光线与法线的夹角，则入射角为
A错误；
B．OB为反射光线，OB是偏振光，B正确；
C．折射角为 ，根据
C错误；
D．光从空气射入介质，无论入射角多大，都不会发生全反射，D错误。
故选B。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，A正确，不符合题意；
B．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢。B错误，符合题意；
C．照相机镜头的偏振滤光片可过滤水面的反射光，使水下影像清晰，C正确，不符合题意；
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大，D正确，不符合题意。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
AB．由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，所以根据折射定律知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光长较长，根据干涉条纹的间距公式，知条纹间距与波长成正比，所以a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，由于a光波长较长，所以a比b更容易发生衍射现象，故A B正确，不符合题意；
C．由公式可知，由于a光的折射率小于b光的折射率，所以在水中a光的速度比b光的速度大，故C错误，符合题意；
D．由公式可得，在水中a光的临界角大于b光的临界角，故D正确，不符合题意；
故选C。
点晴：通过光路图，判断出水对两束光的折射率大小，从而知道两束光的频率大小，根据折射率和频率大小去判断出在水中的速度大小，以及临界角和发生光的干涉的条纹间距与波长的关系．干涉条纹的间距由公式可得，条纹间距与波长、屏间距成正比，与双缝间距d成反比．
5．D
【解析】
【详解】
ACD.光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果，两者都表明光是一种波，既然是波那么就都具有波动性，故AC错误，D正确；
B.从条纹特点看，虽然条纹宽度、间距方面干涉条纹和衍射条纹有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相间的，白光的干涉条纹、衍射条纹是彩色条纹，故B错误。
故选D。
6．B
【解析】
【详解】
AC．由图看出a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，折射率大则频率大，则a光的频率大，AC错误；
B．根据公式可知a光的折射率较大，则在玻璃砖中，a光的速度小于b光的速度，则在玻璃砖中传播的时间a光比b光长，B正确；
D．旋转前，发生折射过程是由玻璃射向空气中，而旋转180°后，发生的折射过程是由空气射向玻璃，故光线会发生变化，D错误。
故选B。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，所以到达O处光的强度会明显减弱，所以A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
CD．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，将偏振片转动一个角度，使得O处光的强度最大，这个角度等于θ，所以CD正确，不符合题意；
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
AB．光从O到内壳的传播时间为
光在介质中的传播速度为
光在介质中的传播时间为
所以光线从O点射出球壳的时间为
故AB错误；
CD．光在介质中射向真空发生全反射的临界角C满足
即
C=30°
若点光源放于P点处，假设其射出的光线在Q点恰好发生全反射，如图所示，则在三角形OPQ中，根据正弦定理有
解得
所以
根据对称性可知若点光源放于P点处，则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为
故C正确，D错误。
故选C。
9．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．光线经过玻璃砖上下两个表面两次折射后，出射光线与入射光线平行，由光路可逆性可知两光不可能在下表面发生全反射，故若增大入射角i，两束光不会消失，故A错误；
BD．玻璃对光的折射率大，则光的频率大，波长短，进行双缝干涉实验时，根据
可知光的波长短，条纹间距小，故BD正确；
C．根据
得
a光真空中的波长小，且折射率大，故射入玻璃砖后a光的波长会比光小，故C错误；
故选BD。
10．ACD
【解析】
【详解】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
11．BC
【解析】
【详解】
由图可知，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，同样的干涉装置，根据公式
可知，波长越大，间距越大，所以a光的波长较大，b光的波长较小；
根据公式
可知，光速相同，波长越大，频率越小，所以a光的频率较小，b光的频率较大。
故选BC。
12．BDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．光源产生的光经滤光片变成单色光，通过单缝成为线光源，经过双缝获得相干波源，③、④分别是单缝、双缝，A错误；
B．由
可知，要增大相邻暗条纹间的距离，可减小双缝之间的距离d或增大双缝到屏的距离l，B正确；
C．先不放单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心，然后再放单缝和双缝，调节其位置使光屏上出现干涉条纹，C错误；
D．相邻两条红色条纹间的距离为
再根据
可得
D正确；
E．假若把此装置置于某种液体中，由于液体的折射率大于1，所以结果将比在真空中测得光的波长短，E正确。故选BDE。
13． 大于 15.6
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]根据
①
由于红光的波长大于绿光的波长，因此红光的干涉条纹间距大于绿光的干涉条纹间距。
②[2] 游标卡尺读数
[3]相邻两条亮纹间距离
根据公式①可得
14． B 凸透镜
【解析】
【详解】
(1)[1]A．透镜出来的是平行光，将透镜向单缝靠近对实验结果没有影响。故A错误；
B．根据公式
易知使用间距更大的双缝，会使条纹间距变小，则相应位置的条数增多。故B正确；
C．同理，将单缝向靠近双缝方向移动，不影响间距。故C错误；
D．将毛玻璃向远离双缝的方向移动，则L增大，可知条纹间距变大，则相应位置的条数减少。故D错误。
故选B。
(2)[2]游标卡尺读数为
(3)[3]依题意，相邻亮条纹的间距为
结合公式可得
解得
(4)[4]小明在目镜中观察，小强必须前后微调凸透镜才能看到清晰的干涉条纹。
15．（1） x1=1.16nm；x2=15.02nm (2)Δx=2.31mm 660 nm. (3) 大于
【解析】
【详解】
试题分析：（1）游标卡尺的读数分两部分，一部分是从游标尺零刻度线左侧读出主尺上毫米的整数部分
甲图为1mm乙图为15mm，另一部分是从游标尺上找出与主尺对齐的刻度线乘以精确度甲图为乙图为，最终读数为甲图，．
（2）甲乙间距就是两个读数之差即，而在甲乙之间有6个条纹间距，所以两个相邻明纹(或暗纹)间的距离，根据双缝干涉的条纹间距，即得
（3）条纹间距是垂直条纹方向的距离，如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，那么所测量的就不是垂直方向的距离，结果偏大．
考点：双缝干涉测光的波长实验探究
16． 660 D
【解析】
【详解】
(1)[1] 根据双缝干涉条纹间距公式：可知：
(2)[2] 增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为，为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故D正确，ABC错误。
故选：D。
17．①；②
【解析】
【详解】
①由于光线垂直AB面入射，故在AB面上光线不偏折.在AC面，设红光折射角为β1，紫光折射角为β2，由于n2>n1，所以紫光偏折角度将大于红光，故β2>β1,光谱上方为紫光，下方为红光.光路图如图所示：
②由折射定律得：
n1sin30°=sinβ1,
n2sin30°=sinβ2，
则 ，
MN上可见光光谱的宽度：
18．
【解析】
【详解】
光路如图所示，
A为入射点，B为出射点，分别过A、B作AC、BD垂直于MN，在直角△AOC中，，，故
在△BOP中，，，由正弦定理
解得，所以，由折射定律，，解得．
答：折射率为．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页