4.5衍射 4.6 偏振 激光 同步练习题 （word版含答案）

4.5-4.6 衍射和偏振 激光
一、单选题
1．某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为0.05 mm的窄缝（水平），进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，让太阳光（自然光）通过M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上的亮度变化情况，下列判断中正确的是（　　）
A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B．光屏上亮度基本不变
C．光屏上亮、暗交替变化出现
D．光屏上只有一条亮线随偏振片的转动而转动
3．如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是（　　）
A．甲、乙是光的干涉图样
B．丙、丁是光的干涉图样
C．形成甲图样的光的波长比形成乙图样光的波长短
D．形成丙图样的光的波长比形成丁图样光的波长短
4．如图实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是（　　）
A．光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象
B．光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻条纹间距增大
D．将线光源S沿竖直方向面镜，相邻条纹间距减小
5．在激光的伤害中，以机体中眼睛的伤害最为严重。激光聚于感光细胞时，产生过量热量而引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，一旦损伤以后就会造成眼睛的永久失明，激光对眼睛的危害如此之大的主要原因是（　　）
A．单色性好 B．高能量 C．相干性好 D．平行度好
6．下列关于光现象，说法正确的是（　　）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．用标准平面检测光学平面的平整度利用了光的衍射
C．光的偏振证明了光是横波
D．一束单色光由空气斜射入水中，该单色光频率变大，速度减小
7．华中科技大学建规学院等多家单位联合打造的2022年XR新春光影秀在千古名楼黄鹤楼上演。光影秀是介于实景与电影之间的一种新的光影艺术，下列有关光现象说法正确的是（　　）
A．光影秀使用的激光方向性好，所以激光不能发生衍射现象
B．斜放在装有水的玻璃杯里的吸管看起来像折断了一样，这是光的折射现象
C．立体电影原理和眼镜镜片表面涂上的增透膜的原理一样
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由于光的衍射形成的
二、多选题
8．对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列判断准确无误的是（　　）
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
E．戊图是振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s
9．关于光的偏振，下列说法正确的是（　　）
A．自然光通过偏振片后就变成了偏振光
B．立体电影就利用了光的偏振现象
C．在拍摄日落时水面、池中的鱼等景物时，可在镜头前装一偏振滤光片，使图像清晰
D．一束自然光在界面上发生反射与折射，反射光与折射光都是偏振的，且偏振方向都相同
10．在公园喷泉池中，水中同深处有两个发出不同颜色的点光源，在水面上看到光照亮的水面区域大于光，以下说法正确的是（　　）
A．光的波长大于光
B．光在水中的传播速度小于光
C．光的频率比P光的大
D．让光和光通过同一单缝衍射装置，光的中间亮条纹宽度小于光
11．如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点得出的下列结论正确的是（所用干涉、衍射仪器相同）（　　）
A．a、b是光的干涉图样
B．c、d是光的干涉图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长
D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
12．关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　）
A．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同
B．自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光
C．光的偏振现象说明光是一种纵波
D．光的偏振现象说明光是一种横波
三、填空题
13．摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向____，阻挡了反射光进入镜头。
14．（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是__________现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是__________现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是__________现象。
（2）凡是波都具有衍射现象，而把光看成直线传播的条件是____________；要使光产生明显的衍射，条件是________。
（3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是________。
（4）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___________。
四、解答题
15．将一个偏振片放于眼睛的前方，观察通过窗户进入室内的自然光。转动偏振片，你感觉到的明暗有没有明显的变化？
再透过偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的自然光，同时转动偏振片。你感觉到的明暗有没有明显的变化？玻璃表面、光滑桌面反射的光是偏振光吗？
透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你有什么发现？
16．在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？
17．如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？说明理由
（1）在单色自 然光源S后加一偏振片P ．
（2）在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透振方向垂直．
18．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W。
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每1 cm2吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是50 mm2，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，ABC错误，D对，故选D。
2．B
【详解】
太阳光是自然光，在垂直于光的传播方向的平面内，光的振动沿任意方向，且各个方向上的光振动强度相同，所以旋转偏振片只能改变光振动的方向，不能改变光的强度。
故选B。
3．A
【详解】
AB．干涉条纹是等间距的条纹，因此甲、乙图是干涉图样，丙、丁图是衍射图样，故A正确，B错误；
C．由公式
Δx＝λ
可知，条纹宽的入射光的波长长，所以甲图样的光的波长比乙图样的光的波长长，C错误；
D．丙图样的光的波长比丁图样的光的波长长，D错误；
故选A。
4．C
【详解】
AB．平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，不是光的衍射现象，AB错误；
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，即L增大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，C正确；
D．若将线光源S沿竖直方向面镜平移，相当于减小了两束干涉光的间距d，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
由题意可知，激光聚于感光细胞时产生过量热量而引起的蛋白质凝固变性是造成眼失明的原因，说明引起这一现象的主要原因是激光的高能量性。
故选B。
6．C
【详解】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，选项A错误；
B．用标准平面检测光学平面的平整度利用了光的干涉，选项B错误；
C．光的偏振证明了光是横波，选项C正确；
D．一束单色光由空气斜射入水中，该单色光频率不变，速度减小，选项D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．激光是一种波，衍射是波的特有现象，故A错误；
B．斜放在装有水的玻璃杯里的吸管看起来像折断了一样，这是光在从水进入空气时发生了折射，故B正确；
C．立体电影原理是利用了光的偏振原理，眼镜镜片表面涂上的增透膜是利用了光的干涉原理，故C错误；
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由于肥皂膜内外光线发生干涉形成的，故D错误。
故选B。
8．BCE
【解析】
【详解】
A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误；
E．由振动图象可知，其振幅为A=8 cm，振动周期为T=4 s，故E正确。
故选BCE。
9．ABC
【详解】
A．自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动且各个方向振动的强度都相同，透过一个偏振片后就成为偏振光，故A正确；
B．立体电影利用的是光的偏振，故B正确；
C．拍摄日落时水面、池中的鱼等景物时，为防止反射光干扰，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故C正确；
D．一束自然光在界面上发生反射与折射，反射光与折射光都是偏振的，偏振方向不相同，故D错误。
故选ABC。
10．AC
【详解】
C．根据全反射的临界角公式
水中同深处有两个发出不同颜色的点光源，在水面上看到光照亮的水面区域大于光，说明P光的临界角大于Q光的，则P光的折射率小于Q光的折射率，所以光的频率比P光的大，C正确；
B．根据
知P光的折射率小于Q光的折射率则光在水中的传播速度大于光，B错误；
A．因P光的折射率小于Q光的折射率，则光的频率小于光的频率，根据
可知光的波长大于光的频率，A正确；
D．让光和光通过同一单缝衍射装置，光的中间亮条纹宽度大于光，D错误。
故选AC。
11．AC
【详解】
AB．干涉图样的条纹等间距，故A正确，B错误；
CD．无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，故C正确，D错误。
故选AC。
12．BD
【详解】
A．自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动，且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光在垂直于传播方向上沿某个方向振动，A错误；
B．自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，但都是一定程度的偏振光，B正确；
CD．光的偏振现象说明光是一种横波，C错误，D正确；
故选BD。
13．垂直
【详解】
摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直，阻挡了反射光进入镜头。
14． 光的干涉 光的折射 光的衍射 障碍物或孔的尺寸比波长大得多 障碍物或孔的尺寸与光的波长相当或比光的波长更小 红光的中央亮条纹较宽，红光中央亮条纹两侧的亮条纹离中央亮条纹较远 光是一种横波
【详解】
（1）肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的折射现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象。
（2）障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看成沿直线传播；障碍物或孔的尺寸与光的波长相当或比光的波长更小时，光可产生明显的衍射现象。
（3）红光的中央亮条纹较宽，红光中央亮条纹两侧的亮条纹离中央亮条纹较远。
（4）这个实验说明了光是一种横波。
15．见解析
【详解】
当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，转动偏振片，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。
自然光在玻璃表面、光滑桌面反射时，根据反射与折射的特点可知，反射光和折射光都是偏振光，转动偏振片，会感觉到从明到暗，然后从暗到明发生明显的变化。
透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你可以发现随着偏光片的转动，出现画面明-暗-明-暗-...这样的变化。因为从手机屏幕出来的光是偏振光了，如果拿一偏振片遮在前面，随着偏光片的转动，偏振方向与手机外层偏光片的偏振方向一致时，光可以透过，转动成正交（垂直）时，光被挡住，出现画面变暗。
16．先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗
【详解】
在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生明显的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗。
17．（1）能看到干涉条纹 （2）不能看到干涉条纹
【详解】
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P后,到达、的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹．且由于线偏振片很薄，对光程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片吸收而减弱．
（2）在（1）的情况下，再加、，而且与透光方向垂直，即使都有光透过也不是相干光，不满足干涉条件，所以无干涉现象．
18．(1)3.0×10－3 m　(2)300个
【详解】
(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需要的时间，所以一个光脉冲的长度为
L=c t=3.0×l08×l.0×10-11m=3.0×10-3m
(2)一个光脉冲所具有的能量为
E=P t=1.0×l010×l.0×10-11J
消除面积为50mm2的色斑需要的光脉冲数是
=300（个）答案第1页，共2页
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