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．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
2．物和屏固定，把一凸透镜放于它们之间某一位置时，屏上成一长度为a的像把凸透镜移到另一位置时，屏上成一长度为b的像，则物的长度为　　
A． B． C． D．
3．如图所示，、为两束不同频率的单色光，以的入射角射到上下表面平行的玻璃砖的上表面，直线与玻璃砖上下表面垂直且与其上表面交于点，入射点、到点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，光的传播速度大于光的传播速度
B．在玻璃中，光的传播速度小于光的传播速度
C．同时增大入射角（入射角始终小于），则光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距宽
4．在物理学发展历程中，科学家们通过对某些重要实验进行认真的观察和深入的研究，最终获得了正确的理论认识。下列图示的实验中，能说明原子具有核式结构的是（　　）
A． B． C． D．
5．下列关于光学现象的说法正确的是（　　）
A．激光的相干性好，可以用于精确测距
B．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的衍射现象
C．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的全反射原理制成的
D．唐诗“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了光的折射
6．如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，下列说法中正确的是（　　）
A．a种色光为紫光
B．在三棱镜中a光的传播速度最大
C．在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最大
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，屏上最终只有a光
7．关于光现象的下列说法中，错误的是（　　）
A．“海市蜃楼”的形成，是由于光发生了色散
B．影的形成，是由于光的直线传播
C．玻璃幕墙反射的光会“晃”着人的眼睛，是由于光发生了镜面反射
D．小芳站在穿衣镜前1m处，当她远离平面镜后退0.5m时，则镜中的像与她相距3m
8．对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光在玻璃中传播时(　　)
A．其速度比在水中的大，其波长比在水中的长
B．其速度比在水中的大，其波长比在水中的短
C．其速度比在水中的小，其波长比在水中的短
D．其速度比在水中的小，其波长比在水中的长
二、多选题
9．如图所示，一束光斜射向水面，入水后分成a、b两束，下列说法正确的是(　　)
A．a光比b光更容易发生衍射现象
B．a光的频率大于b光的频率
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．当a、b两种光从水射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角
E．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
10．利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时，下列说法中正确的是（　　）
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．将滤光片由绿色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加
11．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹．关于该实验，下列说法正确的是________．
A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大
B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
C．若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
E．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条明条纹间的距离a，则相邻两条明条纹间距为
12．下列说法正确的是（　　）
A．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
C．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及双缝和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小
D．光的偏振现象特征说明光是横波
E．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
三、实验题
13．如图甲，在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光具座上的白炽灯、滤光片、单缝、双缝和遮光筒，使他们的中心在同一水平线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行．已知单缝与双缝间的距离L1，双缝与屏的距离L2，双缝间距d．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．问：
（1）下列说法正确的是：_______________________________________
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后，干涉现象消失
（2）分划板的中心刻线分别对准第1条和第7条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数: X1＝_____mm；对准第7条时读数: X2＝_________mm．
（3）写出计算波长λ的表达式：__________________．
14．某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，已知单缝片与双缝片间的距离为d1，双缝间距离为d2，双缝片到毛玻璃屏间距离为L，实验时先移动测量头上的手轮，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（如图1所示），记下游标卡尺的读数xA=_______mm（如图3所示）；然后转动手轮，把分划线向右边移动，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（如图2所示），记下此时游标卡尺的示数（如图4所示）xB=_______mm．计算实验中红光波长的表达式为λ=_______（用字母d1或d2及L、xA、xB表示）．
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（如图甲），并选用缝间距的双缝屏，从仪器注明规格可知，像屏与双缝屏间的距离，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，游标尺上有分度，某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺的读数；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙（a）所示，此时图丙（b）中游标尺上读数________；
（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________；这种色光的波长________nm；
（3）图为拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的______；
A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝
16．把白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、毛玻璃屏等光学元件按从左到右的顺序放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
(1)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。则相邻亮条纹中心线间的距离为_________mm。
(2)已知双缝间距d=2.500×10-4m，测得双缝到屏的距离L=0.600m，由计算式λ=__________（用字母d、L、），求得所测红光波长为__________m。
四、解答题
17．如图所示，某透明材料制成的半球形光学元件直立放置，其直径与水平光屏垂直接触于M点，球心O与M间的距离为10cm.一束激光与该元件的竖直圆面成30°角射向圆心O，结果在光屏上出现间距为d＝40 cm的两个光斑，请完成光路图并求该透明材料的折射率．
18．如图所示，直角三棱镜ABC，∠A=90°，∠B=60°，棱镜材料的折射率为n，使入射光经AB面折射后沿平行于BC方向行进，经AC面全反射，再经BC面射出。
（1）求出射光与入射光的偏向角δ；
（2）为实现此过程，折射率n的取值范围是多少 （规范作出必要的光路图）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A.若前窗玻璃的透振方向竖直，车灯玻璃的透振方向水平的话，从车灯发出的照射到物体上反射的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误；
B.若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误；
C.若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后不能进入本车的车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错误．
D.若使对面的车灯不进入玻璃,则车玻璃的透振方向和对面车灯的透振方向必须垂直,前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，符合垂直条件，D正确
2．C
【解析】
【详解】
设物体高度为h，第一次成像时物距为u，像距为v，有：
根据光路的可逆性，物与像互换后，有：
联立解得：
故选C．
【点睛】
本题关键是明确凸透镜成像时放大率等于像距比物距，也等于像高比物高．
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．各种光在真空中的速度相同，故A错误；
B．根据题图，入射角相同，光的折射角较大，所以玻璃砖对光的折射率较小，由光在介质中的光速
得，光在介质中的传播速度较大，故B错误；
C．玻璃砖上下表面平行，、光在玻璃砖下表面均不会发生全反射现象，故C错误；
D．根据公式
可知，由于a光的波长大于b光波长，对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距宽，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
【详解】
A．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故A错误；
B．卢瑟福的粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故B正确；
C．阴极射线实验，发现了电子，故C错误；
D．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．激光的相干性好可以用来通信，激光的平行度好可以用来测距，故A错误；
B．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；
C．在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图象重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光，左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直，故C错误；
D．人看到的水底是光从水中斜射入空气中时发生折射形成的虚像，属于光的折射，像的位置比实际物体要浅，所以看上去水底浅，实际上很深，故D正确。
故选D。
6．B
【解析】
【详解】
A．因为紫光的折射率最大，故c为紫光，选项A错误；
B．因为a光为黄光，折射率最小，根据可知，在三棱镜中a光的传播速度最大，选项B正确；
C．c光的频率最大，故波长最小，根据可知，在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最小，选项C错误；
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，三种光在AC面上的入射角变大，因为∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，故ab两种光先后在AC面发生全反射，而c光不能发生全反射，故从AC面射出的只有c光，故屏上最终只有c光，选项D错误；
故选B。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．“海市蜃楼”是远处的景物发出的光线经过不均匀的空气时发生折射形成，故A错误；
B．影子是因为光的直线传播而形成的，故B正确；
C．玻璃幕墙表面非常平整，平行光射到玻璃幕墙上，反射光是平行的，光线非常强，因此会“晃”着人的眼睛，故C正确；
D．小芳站在穿衣镜前1m处，当她远离平面镜后退0.5m时，则物距为1.5m，像距也为1.5m，镜中的像与她相距3m，故D正确。
本题选错的，故选A。
8．B
【解析】
【详解】
波速由介质决定，由v=c/n可知光在玻璃的折射率大，在玻璃中的传播速度小，由v=λf可知光在玻璃中的波长小，C对；
9．ADE
【解析】
【详解】
AB．由题图看出，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，则a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小，由c=λf知，波长大，因此a光比b光更容易发生衍射现象，选项A正确，B错误；
C．由公式得，则在同样介质中a光传播的速度比b光的大，选项C错误；
D．因为a光的折射率小，由公式知，a光的临界角大，选项D正确；
E．a光的波长大，根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ知，a光产生的相邻亮条纹间距比b光的大，选项E正确。
故选ADE。
【点睛】
解决本题的突破口在于通过光线的偏折程度得出折射率的大小，以及知道折射率、频率、波长、临界角等大小之间的关系。
10．ABD
【解析】
【详解】
A. 实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，A正确；
B. 将滤光片由绿色的换成红色的，波长变大，根据 ，干涉条纹间距变宽，B正确；
C. 根据，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，C错误；
D. 根据，减小实验中的双缝间距d，条纹间距变小，目镜中的条纹数会增加，D正确。
故选ABD。
11．BCD
【解析】
【详解】
A、根据双缝干涉的的间距公式，由双缝的距离d，双缝到光屏的距离L和入射光的波长共同决定，而将滤光片向右平移，条纹间距不变；故A错误.
B、将光屏向右平移一小段距离即L增大，可知增大；B正确.
C、将双缝间的距离d减小，由知增大；C正确.
D、将滤光片由绿色换成红色，可知波长变大，则光屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大；D正确.
E、n条亮纹之间有n-1个间距，则相邻条纹的间距为；故E错误.
故选BCD.
【点睛】
解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式,并能灵活运用．
12．BDE
【解析】
【详解】
A．单色光从光密介质进入光疏介质时，频率不变，光速发生了变化，所以光的波长也发生变化，选项A错误；
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的，选项B正确；
C．根据光的干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知红光的波长长，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，选项C错误；
D．光的偏振现象说明光是横波，选项D正确；
E．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，一部分光在界面上发生了全反射，选项E正确。
故选BDE。
13． ABD 0.895 5.040
【解析】
【详解】
(1)[1]A.根据可知，在其它条件不变的情况下，减小L，条纹间距变窄，故A正确．
B. 根据可知，在其它条件不变的情况下，将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长变大，故干涉条纹间距变宽，故B正确．
C. 根据条纹的宽度与单缝和双缝间的距离无关，所以将单缝向双缝移动之后，并不影响条纹的宽度，故C错误．
D. 根据可知，在其它条件不变的情况下，换一个两缝之间距离较大的双缝，即d增大，干涉条纹间距变窄，故D正确．
E. 去掉滤光片后，入射光是复合光，而两列光相干的条件是他们的频率相同，故能发生干涉现象，但条纹是彩色的．故E错误．
(2)[2][3] 由图所示可知对准第1条时读数
X1=0.5mm+39.5×0.01mm=0.895mm
对准第7条时读数
X2=5mm+4.0×0.01mm=5.040mm
(3)[4] 相邻两条亮纹间的距离
代入
可得
14． 11.4 16.7
【解析】
【详解】
试题分析：游标卡尺的数等于主尺刻度读数加上游标尺刻度读数，不需估读．
图3卡尺的主尺刻度是，游标尺与主尺对齐的刻度是4，读数是：，故．
图4卡尺的主尺刻度是，游标尺与主尺对齐的刻度是7，读数是：，故．
再根据双缝干涉条纹的间距公式，实验中红光波长的表达式为：．
考点：用双缝干涉测光的波长
【名师点睛】
解决本题的关键掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法，知道获取单色的线光源，让白光通过滤光片和单缝．
15． 15.02 2.31 660 B
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图丙（b）中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02mm×1=0.02mm，所以最终读数为：x2=15.02mm；
（2）[2]两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为
[3]根据得
（3）[4]由实验操作步骤可知，拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝。
故选B。
16．
【解析】
【详解】
(1)[1]螺旋测微器的精度为，甲图读数为，乙图读数为，则相邻亮条纹中心线间的距离
(2)[2]根据相邻亮条纹间距的公式解得
[3]代入数据解得
17．
【解析】
【详解】
试题分析：光屏上的两个光斑分别是激光束经光学元件反射与折射的光线形成，其光路图如图所示：
依题意，令，据反射规律与几何关系知，反射光线形成光斑与M点的距离为：
激光束的入射角，设其折射角为，由几何关系可知折射光线形成光斑与M点间距为：
据题意有：
联立各式并代入数据解得：，即
据折射规律得：
考点：考查了光的折射
【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．
18．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）设在AB面的入射角和折射角分别为i和r，在BC面的入射角和折射角分别为和，如图所示
则有
由图中几何关系知
所以
即有
由图中几何关系知光线EF较DE光线偏转了60°，DE光线较入射光线偏转了，出射光线较EF光线偏转了，所以出射光与入射光的偏向角
（2）光在AC面发生全反射，应满足
在BC面不发生全反射，应满足
所以折射率应满足
答案第1页，共2页
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