绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.3光的衍射与偏振 课时训练（含解析）

5.3光的衍射与偏振
1．下列说法中正确的是（
）
A．用光导纤维束传送图象信息，这是利用光的衍射现象
B．立体电影利用的是光的偏振现象
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互加强
2．在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是
A．甲是单缝、乙是双缝
B．乙是双缝、丙是小圆孔
C．丙是小圆孔、丁是小圆板
D．丁是小圆孔、甲是双缝
3．下列属于光的衍射现象的是(
)
A．
B．
C．
D．
4．关于光的现象，下列说法中正确的是（
）．
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．天空出现彩虹是光的衍射现象
D．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用
5．用某单色光做光的双缝干涉实验，能在光屏上观察到干涉条纹．若把其中一条缝遮住，则在光屏上（
）
A．没有任何条纹
B．只有一条亮条纹
C．有等间距的明暗相间的条纹
D．有不等间距的明暗相间的条纹
6．能说明光的粒子性的实验是（
）
A．干涉现象
B．衍射现象
C．光电效应
D．色散现象
7．如图，用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，例如小分币，我们可以在光屏上看到的图样为下图中的（
）
A．B．C．D．
8．关于光现象及其应用，下列说法正确的是________．
A．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
D．当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率低于声源的频率
E.一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
9．下列说法中正确的是
A．光的偏振现象说明光波是横波，但并非所有的波都能发生偏振现象
B．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
C．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
D．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
10．以下说法中正确的是（　　）
A．对于单摆在竖直面内的振动，摆球所受的合力就是它的回复力
B．如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳定的干涉图样
C．人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射造成的
D．摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量
11．一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是(也称频率宽度)，其中和分别记为“上限频率”和“下限频率”．如图所示，某红宝石激光器发出的激光(其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为a光和b光)由空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成θ角．则下列说法正确的是(　　)
A．a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大
B．逐渐减小θ角，a光在液膜下表面先发生全反射
C．b光更容易发生明显的衍射现象
D．相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小
12．中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是____________.(填正确答案的标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．将入射光由可见光换成x射线，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，衍射条纹间距变窄
E.
衍射条纹中央条纹最宽
13．如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于旋转的光屏，沿方向不断移动光屏，可以屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是_________．
A．A光的频率比B光的频率高
B．A光比B光更容易发生的衍射现象
C．在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度小
D．光线在该玻璃体中射出时，发生全反射时A光的临界角大于B光的临界角
E.用同一双缝干涉实验装置分别用A、B光做实验，A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距
14．以下关于光学现象的说法中正确的是___________．
A．水中蓝光的传播速度比红光慢
B．光导纤维是利用光的衍射原理进行传播的
C．水中的鱼看到水面上方昆虫的位置是在实际昆虫的上方
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E.光的偏振现象说明光是一种纵波
15．小明同学从新闻上看到,2017年9月起“复兴号”将在京沪高铁以350公里时速运行．为了一睹“复兴号”容颜,小明利用国庆假期,带上相机,爬上京沪高铁旁边的小山岗．刚爬上小山岗,他就听到火车笛声,而且笛声越来越尖锐,由此他判断火车_______(填“向他驶来"或“离他远去”);为了能拍到“复兴号”的清晰图片,他架起带来的单反相机．相机的镜头呈淡紫色,这是因为镜头上镀了一层膜,根据________知识可知此膜可以减少光的反射损失;为避免火车车窗玻璃反射光使照片不清晰,他还要在镜头前加上_______．
参考答案
1．B
【解析】
在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．故A错误．立体电影是应用了光的偏振现象．故B正确．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射现象．故C错误．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱．故D错误．故选B．
【点睛】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，立体电影是应用了光的偏振现象，眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射现象，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱．
2．C
【解析】
根据衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小小；后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔做衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板．所以只有C是正确的．故选C．
【点睛】
考查干涉与衍射的原理，注意它们的条纹间距的不同，掌握偏振光与自然光的区别，理解偏振片的工作原理．著名的泊松亮斑，是光照在小圆盘上却在屏上中央出现亮斑，说明光不再直线传播.
3．A
【解析】
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，叫光的衍射，
A属于光的衍射现象，BCD属于光的干涉现象；
故选A．
4．B
【解析】
自然光是在垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，而不是偏振光，故A错误；自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，都是一定程度的偏振光，故B正确；彩虹是光的折射现象，故C错误；照相机的增透膜，使得反射光发生干涉从而使其减弱，所以反射光的光程差等于光在增透膜的波长的，则厚度通常为绿光在增透膜中波长的是光的干涉现象，故D错误；故选B.
【点睛】
光的偏振原理仅仅是与传播方向垂直平面上有特定振动方向，与自然光不同．自然光向各个方向发射，而偏振光则是向特定方向发射；对于增透膜则是利用光的干涉原理．
5．D
【解析】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故D正确，ABC错误．
【点晴】
根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大，越向两侧宽度越小，而波长越大，中央亮条纹越粗进行判断．
6．C
【解析】光的干涉、色散和衍射是波特有的现象，不能说明粒子性，故ABD错误；光电效应能说明光具有粒子性，故C正确。所以C正确，ABD错误。
7．B
【解析】
用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，会产生光的衍射现象，中央出现亮点，图样为B所示；故选B.
8．ACE
【解析】
全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点，选项A正确；
通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B错误；
拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，选项C正确；
当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率高于声源的频率，选项D错误；
一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率和周期不变，故波长变短，选项E正确；故选ACE.
9．ABD
【解析】
A．光的偏振现象说明光具有波动性，只有横波才能发生偏振现象，故A正确．
B．在光的双缝干涉实验中，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，绿光的波长比红光的短，则仅将入射光由红光改为绿光，干涉条纹间距变窄，故B正确．
C．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射而产生的色散现象，不是因为三棱镜吸收了光；故C错误．
D．当驱动力频率等于物体的固有频率时会发生共振现象，振幅最大．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，故D正确，
故选ABD．
【点睛】
光的偏振现象说明光具有波动性，且说明光一种是横波．双缝干涉条纹的间距与波长成正比．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是由于光的色散形成的．当驱动力频率等于物体的固有频率时会发生共振现象．
10．BCD
【解析】
对于单摆在竖直面内的振动，摆球沿切线方向的分力就是它的回复力，选项A错误；如果两个波源振动情况完全相同，则两波的频率相同，在介质中能形成稳定的干涉图样，选项B正确；人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射造成的，选项C正确；摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量，选项D正确；故选BCD.
11．AC
【解析】A：由题知，a光的频率大于b光的频率，液膜对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大。故A项正确。
B：由于平行液膜的上表面与下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性得知，两种光都不可能在液膜下表面发生全反射。故B项错误。
C：由波速公式可知，b光的波长大于a光的波长，b光的波动性较强，更容易发生明显的衍射现象。故C项正确。
D：相同装置做双缝干涉实验，干涉条纹间距，b光产生的干涉条纹间距较大。故D项错误。
综上，本题答案为AC。
12．ACE
【解析】单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式，定性讨论，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、λ为波长．将入射光由可见光换成X射线，波长λ变小衍射条纹间距变窄，则衍射条纹间距变小，A正确；使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，B错误；换用波长较长的光照射，根据公式可知衍射条纹间距变宽，C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变大，D错误；衍射条纹与干涉条纹不同，其中央条纹最宽，故E正确．
13．BDE
【解析】
B光的偏折程度比A光大，则B光的折射率大于A光的折射率，说明B光的频率较大，由知c=λγ，A光的波长较长，所以A比B更容易发生衍射现象，故A错误，B正确；根据v＝c/n知，A光的折射率较小，所以在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度大，故C错误；B光的折射率大于A光的折射率，由临界角公式sinC＝1/n得知，A光的临界角大于B光的临界角，故D正确；用同一双缝干涉实验装置分别以A、B光做实验，根据双缝干涉条纹的间距△x＝λ，知干涉条纹的间距与波长成正比，则A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距，故E正确；故选BDE．
14．ACD
【解析】
A、蓝光的折射率大于红光的折射率，由
可知，折射率越大，在水中的传播速度就越小，故A正确；
B、光导纤维是利用光的全发射原理进行的，故B错误；
C、由于光的折射，导致水中的鱼看到水面上方昆虫的位置在实际昆虫的上方，故C正确；
D、根据公式
,可知波长越长，则条纹间距越宽，故D正确
E、横波有偏振现象，所以光的偏振说明光是横波．故E错误；
故选ACD
15．向他驶来
薄膜干涉(或
光的干涉)
偏振片(或偏振片镜头)
【解析】
笛声越来越尖锐，即频率越来越高，根据多普勒效应可知，火车向他驶来，
镜头镀了一层膜是薄膜干涉，增加入射光量，
为避免火车车窗玻璃反射光使照片不清晰，应在镜头前加上偏振片．