4.6节光的偏振激光（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 4.6节 光的偏振 激光
一、单选题
1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是( )
A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的．
B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性．
C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波．
D．光具有波粒二象性．
2．以下说法正确的是（　　）
A．太阳光谱是明线光谱
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．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色，这是由于光的衍射造成的色散现象
3．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A．能发生偏振现象说明电磁波是横波，电磁波的传播需要介质
B．红光比红外线更容易发生干涉和衍射现象
C．γ射线是波长最短的电磁波，它不可能发生衍射现象
D．电磁波中电场、磁场以及传播的方向三者之间处处相互垂直
4．下列说法不正确的是（ ）
A．麦克斯韦预言了光是横波,并且首先用实验验证了光是横波
B．过强的紫外线照射，会对人体造成危害
C．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了
D．根据经典电磁场理论，做匀速圆周运动的带电粒子会发出电磁波
5．2020年11月13日，中国首艘万米深潜器“奋斗者号”深潜至地球最深处的马里亚纳海沟，科研人员通过光缆、卫星，借助激光、无线电波等来传输信号，实现即时通讯和电视直播。下列说法正确的是（　　）
A．无线电波是横波，激光是纵波
B．无线电波在海水中无法传播，只能借助光缆来传输信号
C．电视直播过程中发射和接收的无线电波是可以通过振荡电路产生的
D．激光是偏振光，只有在其振动方向与偏振片的透振方向平行时才能通过偏振片
6．下列说法正确的是（　　）
A．图1中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮
B．图2为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
C．能使图3中水波通过小孔MN后，发生衍射更明显的方法是增大小孔尺寸，同时增大水波的频率
D．图4中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着做受迫振动，则三个摆的振动周期相等
7．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．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
C．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
D．摄影师在拍摄玻璃橱窗的陈列物时，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
8．下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时速度可能变大
B．观看3D电影的眼镜用到了光的偏振
C．机械波的周期由介质决定
D．匀速圆周运动的动量不变
9．关于光的下列说法正确的是（　　）
A．偏振现象说明光是横波
B．偏振现象说明光是纵波
C．用光导纤维束传送图像信息，是利用光的衍射现象
D．用光导纤维束传送图像信息，是利用光的干涉现象
10．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列关于光的说法正确的是（　　）
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象
B．立体电影是应用了光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的干涉现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象
11．关于机械波的形成，下列说法中正确的是（　　）
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步，各点振动的频率都相同
C．物体振动方向一定垂直于波的传播方向
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
12．下列说法中不正确的是（　　）
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从面射出
C．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，反映出光具有波动性
D．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
13．有关光的应用，下列说法正确的是（ ）
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．在光导纤维束内传输图像利用了光的折射原理
C．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度利用了光的衍射现象
14．马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（ ）
A．容易发生明显衍射 B．容易发生稳定干涉
C．容易发生折射现象 D．容易发生光电效应
15．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
二、多选题
16．下列说法中正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象
B．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
D．某人在速度为0.5c的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为1.5c
17．下列说法中正确的是
A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象
B．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定
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弱玻璃反射光的影响
D．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮
E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
18．2018年央视春节晚会大量使用激光，为观众提供了一场视觉盛宴．下列关于光的应用说法正确的是________
A．光学镜头的增透膜是利用光的衍射原理
B．全息照相主要是利用激光的相干性好的特点
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．用透明的标准平面样板检查平面的平整度是利用光的偏振
E．光导纤维传递信息是利用了光的全反射
19．下列有关光的现象、电磁波和相对论的说法正确的是　　
A．光通过偏振片时，光的振动方向与透振方向的夹角越大，透过的光越强
B．杨氏干涉观察到了明暗条纹证明光是一种波，如果用激光进行实验则效果没有那么明显
C．赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环中产生火花，这个导线环就是一个电磁波检测器
D．根据相对论原理，将两只调整同步的铯原子钟分别放在地面上和宇宙飞船上，则在宇宙飞船上的铯原子钟会走得慢些
20．以下说法正确的是（ ）
A．无论是什么波，只要振幅足够大，就可以产生明显的衍射现象
B．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变小了，而车厢的高度没有变化
E．全息照片往往用激光拍摄，主要是利用了激光的相干性
21．2016年，科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化，这是引力波存在的直接证据．关于激光，下列说法中正确的是（　　）
A．激光平行度好，可以测量月球到地球的距离
B．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C．激光是人工制造的，原子受激辐射的光，不是偏振光
D．激光全息照片是利用光的干涉，记录物体三维图象的信息
22．关于振动和波动，下列说法正确的是(　　)
A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象
C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大
D．各种波均会发生偏振现象
E．我们在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离我们远去
三、填空题
23．某商场二层楼高，一楼和二楼之间安装有“坡道式”自动扶梯，自动扶梯与水平面的夹角为，其运行的速度是。一顾客在自动扶梯上站立不动由一层楼去二层楼购物，已知扶梯的运行速度不变，则该顾客乘扶梯从一楼到二楼需要的时间为___________s。
24．光的偏振现象有很多应用。例如，______、______时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，______，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
25．激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好。( )
四、解答题
26．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。
27．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。
28．激光是相干光源。根据激光的这个特点，可以将激光应用在哪些方面？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
试题分析：牛顿的“微粒说”认为光子是一个个实物粒子，爱因斯坦的“光子说”认为光子是一份份能量，两者有本质上的区别，所以A项正确；干涉现象和衍射现象都能显示光的波动性，所以B项错误；麦克斯韦预言了光是一种电磁波，赫兹用实验证实了预言，所以C项错误；现代物理认为光具有波粒二象性，所以D项错误．
考点：本题考查了光的本性
2．C
【解析】
【详解】
A．太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C．激光读取光盘上记录的信息是利用激光的方向性好，基本上只沿发射的方向传播，能集中于一点的特点，故C正确；
D．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色散现象，故D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
电磁波可以在真空中传播，A错误；红外线的波长比红光波长长，所以红外线更容易发生衍射现象，B错误；只要是波，就可以发生衍射现象，C错误；电磁波中电场、磁场以及传播的方向三者之间处处相互垂直，D正确．
4．A
【解析】
【详解】
麦克斯韦预言了光是横波，马吕斯在试验中发现光的偏振现象，证明了光是横波．故A错误；过强的紫外线照射，会对人体造成危害,选项B正确；根据爱因斯坦的相对论理论，高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了．故C正确；根据经典的电磁学理论，在磁场中做圆周运动的带电粒子在空间中产生周期性变化的磁场，会发出电磁波．故D正确；此题选择不正确的选项，故选A.
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．无线电波和激光都是电磁波，都是横波，选项A错误；
B．无线电波在海水中也能传播，只是能量损失较大，借助光缆来传输信号可减小能量损失，选项B错误；
C．电视直播过程中发射和接收的无线电波是可以通过LC振荡电路产生的，选项C正确；
D．激光是偏振光，在其振动方向与偏振片的透振方向夹角增大时，透射光的强度减弱，当两个偏振片的偏振方向垂直时，透射光的强度才为零，即当其振动方向与偏振片的透振方向不平行但不垂直时也有部分光能通过偏振片，选项D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏变暗，故A错误；
B．依据光的全反射条件，可知，内芯的折射率比外套的折射率大，故B错误；
C．根据发生明显衍射的条件可知，发生衍射更明显的方法是减小孔的尺寸或增大波的波长，故C错误；
D．使摆球A先摆动，摆球B、C接着做受迫振动，则三个摆的振动周期相等，故D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
A．激光可以用在雷达上进行精确的测距是因为激光的平行度好，方向性好的特点，故A错误；
B．光导纤维运用光的全反射，所以内芯的折射率大于外套的折射率，故B错误；
C．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，故C正确；
D．摄影师在拍摄玻璃橱窗的陈列物时，在照相机镜头前装偏振滤光片，偏振片对入射光具有遮蔽和透过功能，利用偏振片的特点可以屏蔽反射光，当反射光垂直于偏振片的偏振方向时，无反射光进入镜头或只有很少量的反射光进入镜头，从而提高成像质量，使影响清晰，故D错。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
A．带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终与粒子速度方向垂直，对粒子不做功，所以粒子速度不可能变大，故A错误；
B．观众用偏振眼镜观看3D电影时，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只看到左侧放映机放出的画面，右眼只看到右侧放映机放出的画面，这样就会像直接观看物体那样产生立体感，故B正确；
C．机械波的周期由波源决定，故C错误；
D．匀速圆周运动的动量大小不变，方向时刻在变，故D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
AB．衍射和偏振现象说明光是横波，故A正确，B错误；
CD．光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，故CD错误。
故选A。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故A正确；
B．立体电影应用了光的偏振现象，故B错误；
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，故C错误；
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D错误；
故选A。
11．B
【解析】
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播的过程，有机械振动不一定有机械波，还必须有传播振动的介质，A错误；
B．机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B正确；
C．在纵波中质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上，并不垂直，C错误；
D．机械波向外传播的只是运动的形式和振动的能量，介质并不随波迁移，故D错误。
故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故A正确，不符合题意；
B．图乙中当入射角i逐渐增大时，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，且光线射到bb′时的入射角等于在aa′时的折射角，则不论入射角如何增大，光线射到bb′时的入射角都不会达到临界角，即玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb′面射出，故B错误，符合题意；
C．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，体现光具有波动性，故C正确，不符合题意；
D．图戊中当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波，只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确，不符合题意；
故选B。
13．C
【解析】
【详解】
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，玻璃有反光，所以往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，但不能增加透射光的强度，A错误；
B．在光导纤维束内传输图像利用了光的全反射原理，故B错误；
C．光学镜头上的增透膜利用了光的薄膜干涉，故C正确；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象，故D错误．
故选C。
14．A
【解析】
【详解】
A．红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，故选项A正确；
B．干涉与光的颜色无关，选项B错误；
C．所有的光都能发生折射，选项C错误；
D．红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，选项D错误.
15．B
【解析】
【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。
16．ABC
【解析】
【详解】
A．光的偏振现象说明光是横波，则光具有波动性，但纵波并不能发生偏振现象，故A正确；
B．发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有振动频率，火车过桥慢行可以减小驱动力频率，故B正确；
C．光的双缝干涉实验中，若将入射光从红光改为绿光，由于波长变短，则干涉条纹间距变窄，故C正确；
D．在速度为0.5c的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为c，故D错误。
故选ABC。
17．ACE
【解析】
【详解】
A. 军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象，故A正确；
B. 机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故B错误；
C. 加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度，故C正确；
D. 根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，站在站台上旅客观察到车上乘客变瘦，而不是变矮，故D错误；
E. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故E正确；
故选ACE.
18．BCE
【解析】
【详解】
光学镜头的增透膜是利用光的干涉原理，选项A错误；全息照相主要是利用激光的相干性好的特点，选项B正确；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；用透明的标准平面样板检查平面的平整度是利用光的干涉，选项D错误；光导纤维传递信息是利用了光的全反射，选项E正确；故选BCE.
19．CD
【解析】
【分析】
光的振动方向与透振方向的垂直时，光不能透过；激光的频率单一，是相干光源；当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，能产生电磁波，导线环会产生电磁感应，接收到电磁波；根据狭义相对论的两个基本假设（相对性原理、光速不变原理）和几个基本结论：①钟慢效应；②尺缩效应．
【详解】
光通过偏振片时，光的振动方向与透振方向的垂直时，没有光透过，当两者相平行时，则透过的光最强，故A错误；杨氏干涉观察到了明暗条纹证明光是一种波，如果用激光，由于是相干光源，则进行实验则效果更明显，故B错误；当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器，故C正确；根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上有看宇宙飞船上的铯原子钟会走得慢些，故D正确；故选CD．
【点睛】
考查光的偏振原理，掌握光的干涉条件，知道激光是相干光源，理解导线环产生感应电动势的条件，注意钟慢效应的适用范围，若在宇宙飞船上人看钟，则走得正常．
20．CDE
【解析】
【详解】
A．能否产生产生明显的衍射现象看障碍物与波长的尺寸关系，与振幅无关，当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时能产生明显的衍射现象；故A错误；
B．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定可以产生磁场，但不一定能产生电磁波，只有周期性变化的电场周围才一定可以产生电磁波，故B错误；
C．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，会产生多普勒效应，观察者接收到的波的频率都会增大或减小，故C正确；
D．火车以接近光速行驶时，根据相对论，沿着物体的运动方向，我们在地面上测得车厢前后距离变小了，而车厢的高度没有变化，故D正确；
E．全息照片往往用激光拍摄，主要是利用了激光的高相干性，故E正确；
故选CDE。
21．AD
【解析】
【详解】
A.激光平行度好，易直线传播，故可以用来测量月球到地球的距离，A正确；
B.激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，B错误；
C.激光是人造光，也是偏振光，C错误；
D.激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图象的信息，D正确；
22．BCE
【解析】
【分析】
单摆做简谐运动的周期与摆球的质量无关．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象．在波的干涉中，振动加强的点振幅最大，但位移不一定始终最大．只有横波才能发生偏振现象．
【详解】
单摆做简谐运动的周期与摆球的摆长及当地的重力加速度有关，符合公式，与摆球的质量无关，故A错误；部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象找出破坏，故B正确；在波的干涉中，振动加强的点位移不是始终最大，是振幅增加了，故C正确；只有横波才能发生偏振现象．故D错误．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，根据多普勒效应，该星球正在距离我们远去，故E正确．故选BCE．
【点睛】
本题考查了单摆的周期公式、共振现象、、偏振现象、多普勒效应等，知识点多，但不难，关键记住基础知识．
23．12
【解析】
【详解】
由几何关系得自动扶梯的长度为
顾客乘扶梯从一楼到二楼，需要的时间为
24． 拍摄水下 玻璃橱窗内等物体的像 让滤光片的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]略
25．错误
【解析】
【详解】
激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的亮度高，能在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量的特点，故错误。
26．(1)能；(2)不能
【解析】
【分析】
【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。
27．
【解析】
【分析】
【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
28．全息照相，光纤通信等
【解析】
【详解】
可以在各种干涉仪中作为相干光源，用于长度、频率、转角等物理量的精密测量，如全息照相，用来传递信息等，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页