四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.3光的衍射与偏振 达标作业（含解析）

5.3光的衍射与偏振
1．下列现象中，属于光的衍射现象的是（
）
A．雨后天空出现彩虹
B．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
2．以下说法正确的是（
）
A．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象
B．凡是波都可以发生偏振现象
C．光的偏振现象说明光是一种横波
D．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
3．纵波不可能产生的现象是（
）
A．偏振现象
B．折射现象
C．干涉现象
D．衍射现象
4．a、b两种色光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样分别如图中的甲、乙所示，下列说法正确的是（
）
A．让a、b色光通过相同的单缝衍射实验装置，衍射图样中，中央亮纹a光较b光宽
B．让a、b色光通过相同的单缝衍射实验装置，衍射图样中，中央亮纹b光较a光宽
C．由于a光的波长较b光长，所以它们在真空中的传播速度a光较大
D．虽然b光的频率较a光高，但它们在同种介质中的传播速度一样大
5．下列说法中正确的是（
）
A．托马斯杨通过光的双缝干涉实验，证明了光是一种波
B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽
D．光的偏振现象说明光波是纵波
6．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a，b两束，则
（
）
A．在水中a光的速度比b光的速度小
B．a、b两束光相比较，b光的频率小,a光的频率大
C．对于相同的障碍物，a光更容易发生衍射现象
D．若保持入射点A位置不变，将入射光顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失
7．关于光的偏振，下列说法正确的是
A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C．所有的波都具有偏振现象
D．立体电影是应用光的偏振的一个实例
E.自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光
8．下列说法中正确的是______
A．单摆振动的周期与摆球质量无关
B．发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调
C．光的偏振现象说明光波是横波
D．光纤通信和全息照相都利用了光的全反射原理
E.声源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于声源振动的频率
9．下列说法正确的是_______________
A．观测到某星球上A元素发出的光的频率大于地球上A元素发出的光的频率，则该星球正在靠近地球
B．自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同
C．在岸边观察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的要浅一些
D．若红光由玻璃进入真空时的全反射临界角为C，则红光在玻璃中的传播速度与真空中光速的比值为
E.若红光由真空进入折射率为n的介质中，则红光在介质中的波长与其在真空中的波长比值为n
10．下列关于电磁波和光学说法中正确的是
A．光波不能产生多普勒效应
B．电子表的液晶显示利用了光的偏振现象
C．光通过小孔发生衍射时，随着小孔直径的减小，屏幕上中央亮条纹的直径也减小
D．光在肥皂液薄膜上产生干涉条纹是由于光在薄膜两个表面反射波叠加的结果
11．下列说法正确的是_____
A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大
B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景像更清晰，这是利用了光的偏振原理
C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了
D．用光照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应
E.太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带
12．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分成各种单色光，对其中a，b，c三种色光，下列说法正确的是（
）
A．a色的频率最大
B．c色光在该玻璃三棱镜中的速度最大
C．若分别让a，b，c三色光通过一条缝干涉装置，a光形成的干涉条纹的间距最大
D．若让a，b，c三色光以相同的入射角从某介质射向真空，b光恰能发生全反射，则a光也一定能发生全反射
E.a光能发生偏振现象，c光不能发生
13．如图，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后，上下边缘分别为a、b可见单色光，则
（
）
A．a为紫光，b为红光
B．玻璃对a光的折射率比b光的大
C．a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度
D．a、b两束光通过同一单缝衍射装置形成的中央宽条纹，a光的宽
E.a、b两束光通过同一双缝衍射装置形成的干涉宽条纹，相邻条纹间距a光的较大
14．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2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O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑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比B更容易发生衍射现象
C．在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度小
D．在该玻璃体中，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以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
15．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，可以看到的现象是______．这是光的偏振现象，这个实验表明_____．
参考答案
1．D
【解析】
雨后天空出现彩虹属于光的色散现象，皂泡上出现彩色条纹属于薄膜干涉；海市蜃楼现象为光的全反射；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于光的衍射现象．综上分析，D正确．
2．C
【解析】
水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，A错误；偏振是横波的特有现象，只有横波才能发生偏振现象，光的偏振现象说明光是一种横波，B错误C正确；光导纤维传播信号利用了光的全反射原理，结合全反射的条件可知，光导纤维中内层的折射率大于外层的折射率，D错误．
3．A
【解析】
偏振现象是横波特有的现象，故纵波不可能产生偏振现象，而其它现象都可以产生；
故选A．
【点睛】
偏振现象是横波特有的现象，故纵波不可能产生偏振现象，其它现象横波、纵波都可以产生．
4．A
【解析】根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x=
λ可得在其它条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知a光的波长大于b光的波长；让a、b色光通过相同的单缝衍射实验装置，衍射图样中，波长越长的条纹间距越宽，因此中央亮纹a光较b光宽，故A正确，B错误；因a光的波长大于b光的波长，则a光的频率小于b光的频率，但在真空中a的速度等于b的速度，故CD错误；故选A．
点睛：考查光的干涉条纹公式的内容，掌握干涉相邻条纹间距公式的关系，理解所有单色光在真空中传播速度均相等，注意确定两光波长的长短是解题的关键．
5．AC
【解析】
人类对光的认识过程是：托马斯扬在实验中成功地观察到光的干涉现象，干涉现象是波特有的特点，双缝干涉实验显示了光具有波动性，A正确；在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的薄膜干涉现象，B错误；若仅将入射光由绿光改为红光，红光的波长大于绿光的波长，根据条纹间距公式知条纹间距变宽，C正确；偏振现象说明光波是横波，D错误．
6．CD
【解析】
由可知，；由于光的频率越高，n越大，故
，故B错误；根据v=c/n可知在水中a光的速度比b光的速度大，故A错误；由
，可知
，对于相同的障碍物，a光更容易发生衍射现象，故C正确；由于
，可知临界角关系为．当入射光顺时针旋转时，b光先发生全反射，即b光先消失，故D正确．
故选CD。
7．ABD
【解析】
A．自然光透过偏振片后的光振动方向只沿着偏振片的透振方向，故自然光透过偏振片后变为偏振光，故A正确；
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可以防止反射光的干扰，使像更清晰，故B正确；
C．只有横波才有偏振现象，故C错误
D．立体电影是应用光的偏振的理论设置的，故D正确；
E．自然光射到两种介质的界面上，调整入射角的大小，可以使得折射光和反射光都为偏振光，故E错误。
故选ABD。
8．ACE
【解析】
单摆振动的周期与摆球质量无关，只与摆长和重力加速度有关，选项A正确；接收无线电波时需要对电磁波进行调制和解调，选项B错误；光的偏振现象说明光波是横波，选项C正确；光纤通信利用了光的全反射原理，而全息照相利用的是光的干涉原理，选项D错误；根据多普勒效应可知，声源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于声源振动的频率，选项E正确；故选ACE.
9．ABD
【解析】
A、根据多普勒效应可知观测到某星球上A元素发出的光的频率大于地球上A元素发出的光的频率，则该星球正在靠近地球，故A正确；
B、自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同，故B正确；
C、在岸边观察水中的鱼，根据光的折射定律可知鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故C错误；
D、根据，则红光在玻璃中的传播速度与真空中光速的比值为，故D正确；
E、根据，则有红光在介质中的波长与其在真空中的波长比值为，故E错误；
故选ABD．
10．BD
【解析】
任何波都能产生多普勒效应，选项A错误；电子表的液晶显示利用了光的偏振现象，选项B正确；光通过小孔发生衍射时，随着小孔直径的减小，衍射现象更加明显，则屏幕上中央亮条纹的直径会增大，选项C错误；光在肥皂液薄膜上产生干涉条纹是由于光在薄膜两个表面反射波叠加的结果，选项D正确；故选BD.
11．BCE
【解析】
根据条纹间距的公式
可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A错误；
B、日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰，这是利用光的偏振现象，故B正确；
C、竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，选项C正确；
D、用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用紫外线的荧光效应，而D选项不是用紫外线而是用光来照射，故D错误．
?E.
太阳光经过三棱镜的两次折射，由于七色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确；
综上所述本题答案是：BCE
12．ABD
【解析】
根据光的偏折程度可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，则c光的波长最长，a光波长最短，能量最大，A正确；c光的折射率最小，由公式v=c/n分析得知，三色光在玻璃三棱镜中传播时c光速度最大，B正确；c光的波长最长，a光波长最短，而干涉条纹的间距与波长成正比，则a光形成的干涉条纹的间距最小，C错误；光的折射率最大，由临界角公式sinC=1/n分析得知，a光的临界角最小，若让a，b，c三色光以相同的入射角从某介质射向真空，b光恰能发生全反射，则a光也一定能发生全反射，D正确；光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故E错误．故选ABD．
13．CDE
【解析】
根据光的偏折程度可知，a光的折射率最小，b光的折射率最大，则a光的波长最长，b光波长最短，因此a为红光，b为紫光．故A错误．由上可知，则玻璃对a光的折射率比b光的小．故B错误．a光的折射率最小，由公式v=c/n分析得知，光在玻璃三棱镜中传播时a光速度大于b光在玻璃中的传播速度，故C正确．因a光的波长最长，b光波长最短，而干涉条纹的间距与波长成正比，则a光形成的干涉条纹的间距最宽，故D正确．两束光通过同一双缝衍射装置形成的干涉宽条纹，因a光较长，则相邻条纹间距a光的较大．故E正确．
故选CDE．
点睛：本题光的色散现象，对于色散研究得到的七种色光排列顺序、折射率大小等等要记牢，同时，要记住折射率与波长、频率、临界角的关系，这些都是考试的热点．
14．BDE
【解析】
AB、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，A光的波长较长，所以A比B更容易发生衍射现象，故B正确，A错误；
CD、根据和临界角公式得，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，A光的临界角大于B光的临界角，故D正确，C错误；
E、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，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．
【点睛】本题的突破口在于通过光的偏折程度比较光的折射率，知道折射率、频率、波长以及光在介质中的速度等大小关系．
15．透射光的强度（或亮度）发生变化
光是一种横波
【解析】
纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了；而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象；所以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，可以看到的现象是透射光的强度（或亮度）发生变化；这是光的偏振现象，这个实验表明光是一种横波．