沪科版高中物理选修3-4 4.4光的折射（练习，含解析）

4.4光的折射
同步测控
1.对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是(　　)
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能发生明显的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：选ABD.光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故上述选项中正确的是A、B、D.
2.红光透过双缝在墙上呈现明、暗相同的条纹，若将其中一条缝封住，在墙上可以观察到(　　)
A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱
B．一片红色
C．仍有条纹，但形状与原来不同
D．光源的像
解析：选C.红光透过双缝在墙上呈现明、暗相间的干涉条纹，若将其中的一条缝封住，则在墙上可以观察到单缝衍射条纹，干涉条纹是明、暗相间的等间距条纹，而单缝衍射条纹是中央又宽又亮，从中央到两侧，条纹宽度减小，亮度减弱，所以两者条纹形状不同，故选C.
3.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．光是概率波
解析：选B.太阳光或白炽灯发出的光是自然光，当通过偏振片P后变为偏振光，旋转P或Q时，通过P的偏振光的振动方向和Q的透振方向不平行时，光屏上透射光的强度就会发生变化，该实验说明光是一种横波，偏振是横波特有的现象．
4.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则(　　)
①这是利用光的干涉现象
②这是利用光的衍射现象
③如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
④如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
解析：选B.上述现象符合光的衍射产生的条件，故②正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故④也正确．
课时作业
一、选择题
1.关于衍射，下列说法正确的是(　　)
A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切波都很容易发生明显的衍射现象
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
解析：选AB.衍射图样是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过两个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍射．一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件．
2.在单缝衍射实验中，下列说法正确的是(　　)
A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
解析：选ACD.当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故B错误，A、C、D正确．
3.关于自然光和偏振光，以下说法正确的是(　　)
A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同
B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
解析：选BD.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，沿各个方向振动的光波的强度相同，所以A错；偏振光也是横波，所以振动方向垂直于传播方向，而且偏振光是沿着某一特定方向振动的光，所以B正确；C项后半句话错误；D项正确．
4.如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样(　　)
解析：选B.泊松亮斑为不透光的圆盘阴影，中心有一亮斑，而周围还有明暗相间的圆环，故B正确．图A小孔较大，没发生明显的衍射，D小孔较小，发生了小孔衍射，C为干涉条纹．
5.在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是(　　)
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
解析：选BD.P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转化为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，光通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，光通过Q的光强最小，即无论旋转Q或P，屏上的光强都是时强时弱的，所以选项B、D正确．
6.沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下(　　)
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有频率较小的一部分光才能到达地面
解析：选BD.据光发生明显衍射的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线才能到达地面，据λ＝知，到达地面的光是频率较小的部分，故B、D正确．
7.关于光的干涉、衍射及其应用，下列说法中正确的是(　　)
A．在光的干涉和衍射现象中，都出现明暗相间的单色条纹或彩色条纹，因此干涉现象和衍射现象是相同的
B．水面上的油层在阳光的照射下出现彩色条纹是干涉现象，泊松亮斑是衍射现象
C．增透膜增加透射光，减小反射光是利用了光的干涉
D．激光防伪商标，看起来是彩色的，这是光的干涉现象
解析：选BCD.光的干涉和衍射虽然有很多共性，但属于不同的光现象，A项错误；油膜的彩色条纹是薄膜干涉产生的，泊松亮斑是很小的圆斑，是光衍射产生的，B项正确；增透膜的作用是增加透射光的强度，减小反射光的损失，厚度应等于光波在膜中波长的1/4，其原理利用了光的干涉，C项正确；激光防伪商标的彩色条纹是薄膜干涉引起的，D项正确．
8.某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一偏振滤光片使景像清晰，关于其原理下列说法正确的是(　　)
A．增强透射光的强度
B．减弱所拍摄景物周围反射光的强度
C．减弱透射光的强度
D．增强所拍摄景物周围反射光的强度
解析：选B.利用光的偏振现象．偏振滤光片与反射光的振动方向垂直，减弱所拍摄景物周围反射光的强度，使景物清晰，故正确选项为B.
9.如图所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列判断正确的是(　　)
A．甲为单缝衍射的图样
B．乙为双缝干涉的图样
C．甲为双缝干涉的图样
D．乙为单缝衍射的图样
解析：选AB.双缝干涉图样的条纹间隔是均匀的，单缝衍射的条纹是中间宽、两侧逐渐变窄，由此可见选项A、B正确．
10.如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是(　　)
A．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大
解析：选AC.光源发出的光经过起偏器之后成为偏振光，若光纤的折射率不发生变化，则在某个方向传播的光是不会发生变化的，那么通过检偏器的偏振光也是一定的，也就是说光接收器所接收的光强度是一定的．
若被测物体的温度发生了变化，会导致光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，根据光的偏振知识可知，到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大，反之亦然，因此选项A、C正确．
二、非选择题
在图中，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．
解析：A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，B中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．题图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7
m数量级上，所以题图A对应的圆孔的孔径比题图B所对应的圆孔的孔径小．题图B的形成可以用光的直线传播解释．
答案：衍射　小于
用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？
(1)小孔的直径为1
cm；
(2)小孔的直径为1
mm；
(3)小孔的直径为0.5
μm.
解析：小孔的直径大小决定屏上的现象．当孔的直径较大，比光的波长大得多时，光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相比时，光的衍射现象明显．
(1)当圆孔的直径为1
cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑．这是光沿直线传播的结果．
(2)当圆孔的直径为1
mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像．这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果．
(3)当圆孔的直径为0.5
μm时，在光屏上能看到衍射条纹．这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生衍射的结果．
答案：见解析