4-6 光的衍射和偏振 习题（含解析）

4.6 光的衍射和偏振 作业
1．对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是(　　)
A．在相同介质中，绿光的折射率最大
B．红光的频率最高
C．在相同介质中，蓝光的波长最短
D．黄光光子的能量最小
解析：红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，选项B错误；同一介质对频率大的光有大的折射率，选项A错误；在同一介质中，频率大的光的波长都小，蓝光的波长最短，选项C正确；频率大，光子能量大，选项D错误．答案：C
2．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图42－1所示，则他在光屏上看到的条纹是图中的(　　)
解析：激光照射到单缝发生衍射，单缝衍射条纹的特点是条纹明暗相间，中央条纹宽，两侧的条纹窄，单缝衍射条纹与单缝平行，选项D正确．
3．理论联系实际是物理学科特点之一．以下给出的几组表述中，实际应用与相应的物理理论相符合的是(　　)
①干涉法检查平面的平整度应用了光双缝干涉原理　②伦琴射线管应用了光电效应原理　③光纤通信应用了光的折射原理　④光谱分析应用了原子光谱理论　⑤立体电影应用了光的偏振理论
A．①②　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．④⑤
解析：干涉法检查平面的平整度应用了光的薄膜干涉原理，伦琴射线管应用了高速电子撞击固体产生X射线原理，光纤通信应用了光的全反射原理，①②③与相应的物理理论不相符合；④⑤与相应的物理理论相符合，选项D正确．
4．在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：
①c光的频率最大
②a光的传播速度最小
③b光的折射率最大
④a光的波长比b光的短
根据老师的假定，以上回答正确的是(　　)
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
解析：b在水下的像最深，说明b光偏折得最小，b的折射率最小；c光照亮水面的面积比a的大，说明c的临界角比a的大，由sinC＝知，c光的折射率比a小，即a光的折射率最大，故a光的频率最大；因n＝，故在水中a光的传播速度最小，又c＝λf，知a光的波长最短，综上可知选项C正确．
5.
雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是(　　)
A．紫光、黄光、蓝光和红光
B．紫光、蓝光、黄光和红光
C．红光、蓝光、黄光和紫光
D．红光、黄光、蓝光和紫光
解析：由太阳光第一次进入水珠时的色散即可作出判断，把水珠看作三棱镜，向下偏折程度最大的光线一定是紫光，偏折程度最小的是红光，从图上可看出，a是紫光，d是红光，则b是蓝光，c是黄光，所以选项B正确．
6．下列说法正确的是(　　)
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰
解析：太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是光的色散，选项A错误；用光导纤维传送图象，是利用光的全反射，选项B错误；眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，是光的衍射，选项C错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可以消除水面的反射光，使景像清晰，选项D正确．
7．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能．如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是(　　)
A．光的直线传播 B．光的粒子性
C．光的干涉 D．光的衍射
解析：真空玻璃管上镀膜技术是利用薄膜干涉原理来增强透射光的，这种镀膜技术的物理依据是使薄膜厚度等于光在薄膜介质中波长的，入射光经薄膜的前后表面反射后发生光的干涉，选项C正确．
8．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一块红色滤光片，在另一缝前放一块绿色滤光片(只能分别透过红光和绿光)，这时(　　)
A．屏上只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．屏上红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C．屏上任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但仍有光亮
D．屏上无任何光亮
解析：红色滤光片只允许红光通过，绿光滤光片只允许绿光通过．通过一缝的光是红光，通过另一缝的光是绿光，而红光和绿光不能发生干涉，屏上无干涉条纹，但有光到达，选项C正确．
9．(多选题)在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．缝越窄，衍射现象越显著
B．缝越宽，衍射现象越显著
C．照射光的波长越长，衍射现象越显著
D．照射光的频率越高，衍射现象越显著
解析：缝的宽度越接近光波的波长，衍射越显著，因缝越窄，越接近光的波长，故选项B错误，选项A正确；光波的波长越长，越接近缝的宽度，衍射越显著，选项C正确；光的频率越高，波长越小，衍射越不显著，选项D错误．答案：AC
10．如图所示，让灯光通过偏振片P，在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，转动Q观察通过两块偏振片的透射光．当透射的光线最强时，记录P、Q放置的位置关系，如果在这一位置处将P转动90°，在Q的另一侧观察到的现象是(　　)
A．射出光线的强度保持不变
B．有光线射出，强度变弱
C．有光线射出，强度变强
D．无光线射出
解析：当P、Q的透光方向相同时，透过的光线最强，当P、Q的透光方向垂直时，光线不能透过两个偏振片．透射光最强时，P、Q的透光方向相同，P转动90°，P、Q的透光方向垂直，无光线透过偏振片Q，选项D正确．
11．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机________．
(2)紫外线灯________．
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用
D．X射线具有很强的贯穿力
E．红外线具有显著的热效应
F．红外线波长较长，易发生衍射
解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C.
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，选择E.
12．(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是(　　)
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)．现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则________．
A．P和P1仍为亮点 B．P为亮点，P1为暗点
C．P为暗点，P1为亮点 D．P、P1均为暗点
(3)如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出．已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.
解析：(1)本题主要考查激光的性质，意在考查考生综合分析问题的能力．光是横波，选项A错；激光在介质中的波长为λ＝，不同介质n不同，所以波长不同，选项B错；产生干涉的条件是频率相同，选项C错；利用激光平行度好的特点可以测量月球和地球之间的距离，选项D正确．
(2)从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮纹中心．因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮纹中心．而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮纹．光换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1点就相互削弱，因此出现暗条纹．综上所述，B正确．
(3)设折射角为r，则＝n，由几何关系得l ＝2dtanr，
解得d＝l.
13．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛，影响行车安全．若将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃，使双方司机都看不见对方炫目的灯光，但能看清自己车灯发出的光所照亮的物体，所有的汽车前窗玻璃、前灯玻璃的透振方向应该是(　　)
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，前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，前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°，前灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
解析：对A选项，尽管使双方司机都看不见对方炫目的灯光，但也看不清自己车灯发出的光所照亮的物体；对C选项，双方司机恰能看见对方炫目的灯光，而看不清自己车灯发出的光所照亮的物体；B选项依然能看到对方炫目的灯光；只有D满足要求．答案：D