高二物理粤教版（2019）选择必修二 4.6光的衍射和偏振 课时作业（含解析）

4.6光的衍射和偏振
一、单选题
1．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（　　）
A．光是电磁波 B．光是一种横波
C．光是一种纵波 D．光是一种概率波
2．下列现象不能说明光的波动性的有（　　）
A．牛顿环 B．彩色肥皂泡 C．小孔成像 D．泊松亮斑
3．如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，进入玻璃砖后分成b、c两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A．光束b比光束c更容易发生衍射现象
B．在真空中b光的波长小于c光的波长
C．玻璃对b光的折射率小于对c光的折射率
D．在玻璃砖中b光的传播速度大于c光的传播速度
4．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．肥皂膜看起来常常是彩色的，这是光的衍射现象
B．摄影师在拍摄池中的游鱼是在照相机前装了偏振滤光片，应用了光的干涉原理
C．用标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．水中的气泡看起来特别明亮是因为一部分光在界面发生了全反射的缘故
5．声波能绕过一般建筑物，而光波却不能，这是因为（ ）
A．光波传播速度太大，偏离直线不明显
B．声波传播速度小，而光波传播速度大
C．建筑物对声波吸收少，而对光波吸收多
D．声波波长长，容易产生衍射；光波波长短，不易产生衍射
6．下列说法正确的是（　　）
A．用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点
B．入射角大于临界角就会发生全反射现象
C．衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的
D．只有波长长的光才发生衍射现象
7．下列说法不正确的是（　　）
A．魔术师制造的大肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是因为光的衍射
B．“不见其人，先闻其声”是因为声波的衍射现象
C．用光导纤维传递信息是利用了光的全反射
D．火车进站时，鸣笛声的音调变高是因为多普勒效应
8．下列有关光学现象的说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象表明光是纵波
B．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
C．光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，则该光必须是单色光
D．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是光的全反射现象
二、多选题
9．下列所示的图片、示意图或实验装置图都来源于课本，则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，可用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉的原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则出现亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现水平干涉条纹
10．下列说法正确的是（　　）
A．水池底部装有不同颜色的彩灯，紫光灯看起来最深
B．观看立体电影时，配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象
C．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光线会聚而形成的
D．向人体内发射一定频率的超声波，被血管中的血液反射后，测得反射波频率的变化，即可知道血液的流速和血管的情况，这是利用了波的多普勒效应
11．以下说法中正确的有(　　)
A．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的衍射现象
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的
C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波
E．未见其人，先闻其声说明声波有衍射现象而光波没有衍射现象
12．下列说法正确的是（　　）
A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C．变化的电场能在其周围空间产生磁场
D．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
E．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些
三、解答题
13．什么是光的衍射现象？在什么情况下能观察到明显的光的衍射现象？
14．（1）用激光笔垂直照射一根细铜丝，观察光屏上的衍射图样有什么特点。
（2）在垂直光线的平面内转动铜丝，又会观察到什么现象？
15．如图所示，在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳。这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光。由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光．要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了。同理，要想消除从竖直面反射来的炫光，如玻璃窗反射来的炫光，所用偏振轴应取水平方向。请回答下列两个问题：
（1）某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？
（2）市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？
参考答案：
1．B
【详解】当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，说明偏振片的透振方向会影响到光的透射强度，则光的振动方向一定与传播方向垂直，所以这个实验表明光是一种横波。
故选B。
2．C
【详解】A．牛顿环是光的干涉现象，能够说明光具有波动性，故A不符合题意；
B．彩色肥皂泡是光的干涉现象，能够说明光具有波动性，故B不符合题意；
C．小孔成像说明光在同种均匀介质中沿直线传播，不能说明光具有波动性，故C符合题意；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，能够说明光具有波动性，故D不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】C．b光的偏折程度比c光的偏折程度大，所以玻璃对b光的折射率大于对c光的折射率，故C错误；
D．根据可知在玻璃砖中b光的传播速度小于c光的传播速度，故D错误；
AB．光的波长越小，透明介质对该光的折射率越大，所以在真空中b光的波长小于c光的波长，则光束b比光束c更不容易发生衍射现象，故A错误，B正确。
故选B。
4．D
【详解】A．肥皂膜看起来常常是彩色的，这是光的干射现象，故A错误；
B．摄影师在拍摄池中的游鱼是在照相机前装了偏振滤光片，应用了光的偏振现象减弱水面反射光的影响，故B错误；
C．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C错误；
D．水中的气泡看起来特别明亮是因为一部分光在界面发生了全反射的缘故，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短。由于声波的波长比较大（1.7cm～17m）和楼房的高度相近，故可以发生明显的衍射现象，而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象，故选D。
6．A
【详解】A．用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点，故A正确；
B．当光从光密介质射向光疏介质时，入射角等于或大于临界角时就会发生全反射现象，仅入射角大于临界角不满足全反射条件，故B错误；
C．光的衍射是光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，而光的干涉是相干光互相折叠，在某些区域里面始终加强，在另一些区域里始终减弱，形成在空间作相当稳定的明暗相间条纹分布，二者不一样，故C错误；
D．当波在传播过程中遇到的障碍物或穿过缝隙的直径小于或者等于波长时，会发生明显的衍射现象，并不是只有波长长的光才发生衍射现象，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】A．肥皂泡在阳光下呈现彩色，这是肥皂膜内外反射的光线互叠加产生的现象，属于光的薄膜干涉现象，不是衍射现象，故A错误；
B．“不见其人，先闻其声”是因为声波的衍射现象，故B正确；
C．用光导纤维传递信息是利用了光的全反射，故C正确；
D．火车进站时，鸣笛声的音调变高是因为多普勒效应，故D正确。
本题选错的，故选A。
8．B
【详解】A．光的偏振现象表明光是横波，故A错误；
B．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，遮住一条缝后成为单缝衍射，仍有明暗相间的条纹，故B正确；
C．光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，则该光可以是单色光，也可以是复合光，故C错误；
D．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是光的干涉现象，故D错误。
故选B。
9．BD
【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”，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，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是暗条纹，C错误；
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，D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】A．紫光的折射率最大，所以相同的入射角从水中射入空气的光，紫光的折射角最大，根据光路可逆原理，紫光看起来最浅，故A项错误；
B．观看立体电影时，配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象，故B项正确；
C．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光线进入水珠后发射全反射，再进入空气，故C项错误；
D．向人体内发射一定频率的超声波，被血管中的血液反射后，测得反射波频率的变化，即可知道血液的流速和血管的情况，这是利用了波的多普勒效应，故D项正确。
故选BD。
11．BCD
【详解】A．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于薄膜干涉现象，故A错误；
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的，故B项正确；
C．一束光由介质斜射向空气，界面上发生全反射后，只有反射现象而没有折射现象，故C项正确；
D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波，故D项正确；
E．未见其人，先闻其声说明声波波长较长，遇到较大障碍物时有明显的衍射现象；光波波长较短，在障碍物较大时衍射现象不明显，故E项错误。
故选BCD。
12．BCE
【详解】A．在干涉现象中，振动加强点的振幅总比减弱点的振幅要大，不管是振动加强点还是减弱点仍在各自的平衡位置附近振动，所以位移不一定比减弱点的位移大，故A错误；
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期由驱动力的周期决定，与单摆的固有周期无关，故与摆长无关，故B正确；
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故C正确；
D．拍摄玻璃厨窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱玻璃反射的偏振光的强度，故D错误；
E．根据相对论可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些，故E正确。
故选BCE。
13．见解析
【详解】光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射，光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
根据波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，可知，当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小会发生明显的衍射现象。
14．（1）见解析；（2）见解析
【详解】（1）用激光笔垂直照射一根细铜丝，光屏上有明暗相间分布且中央的亮条纹宽度最大，两侧的亮条纹对称分布的衍射图样；
（2）垂直光线的平面内转动铜丝，衍射图样会随铜丝一起转动，条纹方向与铜丝方向相同。
15．（1）见解析；（2）见解析
【详解】（1）某些特定环境下照相时，例如拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，影像会不清楚，此时在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的影像清晰。
（2）带色玻璃片和偏振片的目的都是减少通光量，但普通带色玻璃片改变了物体的颜色，而偏振片则不会。为了有效过滤耀眼的炫光，安装镜片时，透振方向应沿竖直方向。