四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.3光的衍射与偏振 配套练习（含解析）

5.3光的衍射与偏振
1．下列属于光的衍射现象的是(
)
A．
B．
C．
D．
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．用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，发现在不透明圆板的阴影中心，有一个亮斑，产生这个亮斑的原因是(　　)
A．光的反射
B．光的衍射
C．光的折射
D．光的干涉
9．关于光的现象，下列说法正确的是
A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
B．a、b两東光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的千涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断某玻璃对a光的折射率比b光大
C．光的偏振现象证明光是纵波
D．在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大
10．一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
11．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
12．下列说法正确的是（
）
A．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准
B．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱玻璃反射光的强度
D．肥皂膜看上去呈现彩色，是因为光的色散
E.要有效地发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
13．关于振动和波动,下列说法正确的是______
A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象
C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大
D．不是各种波均会发生偏振现象
E.只有横波才能发生干涉现象，纵波不能发生干涉现象
14．下列说法中正确的是_________
A．如图甲所示，小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动，小球做简谐运动
B．如图乙所示，a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O，经折射后发生色散，最左侧为紫光，最右侧为红光
C．如图丙所示为双缝干涉示意图，双缝间距d越大，相邻亮条纹间距越大
D．如图丁所示为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率大
E.如图戊所示为单色光单缝衍射示意图，如果换成白光，屏上得到的条纹是彩色的
15．下列说法正确的是________
A．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
B．双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变宽
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
D．光从水中射入玻璃中折射角小于入射角，则光在玻璃中传播速度一定大于在水中的传播速度
E.利用红外摄影可以不受天气(阴雨、大雾等)的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物
参考答案
1．A
【解析】
A图中单色光通过狭缝后产生衍射现象；B是光的干涉现象；C是薄膜干涉；D是光的色散；故选A.
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．B
【解析】
当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状衍射条纹，这就是泊松亮斑，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。泊松最初做本实验的目的是推翻光的波动性，而实验结果却证明了光的波动性，故B正确，ACD错误；
故选B。
9．B
【解析】用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，A错误；a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，根据双方干涉条纹的宽度的公式可知，a光的波长短，频率大，则可以判断水对a光的折射率比b光大，B正确；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，C错误；在光电效应的实验中，入射光的频率增大，光电子的最大初动能也增大，光照强度只影响光子数目，D错误．
10．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。
11．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．
12．ACE
【解析】
A．摆钟偏慢时，说明周期偏大，若要周期变小，根据单摆周期公式，则可缩短摆长进行校准，故A正确；
B．火车鸣笛驶出站台时，间距变大，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低，故B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片，以反射光发生干涉，减弱反射光的透射，故C正确；
D．肥皂膜在太阳光照射下出现彩色是光的干涉现象，故D错误；
E．为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率，故E正确。
故选ACE。
13．BCD
【解析】
A．单摆做简谐运动的周期公式，与摆长及重力加速度有关，与摆球的质量无关，故A错误；
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，防止驱动频率与固有频率相同，出现共振现象，所以B选项是正确的；
C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定最大，可能处于波峰，也可能处于波谷，也可能处于平衡位置，所以C选项是正确的；
D．纵波不能发生偏振现象，故D正确；
E．只要是波都可以发生干涉现象，故E错误；
故选BCD
。
14．BDE
【解析】
A、光滑斜面上时,小球重力垂直于斜面的分力被斜面的支持力所平衡,另一个沿着斜面的分力G1=mgsinθ不变，故小球不是做简谐运动，故A错误；
B、如图乙所示，a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O，经折射后发生色散，因紫光的折射率大，在半圆玻璃砖的折射角小，最左侧为紫光，最右侧为红光，故B正确；
C、双缝干涉相邻条纹之间的距离，双缝间距d越大，相邻亮条纹间距越小，故C错误；
D、光导纤维以折射率大的材料制成内芯，在外层包上折射率小的外套，光线在内芯与外套的结面上发生全反射，故D正确；
E、白光是各种可见光复合而成是复色光，因为每种光的波长都不相同，所以衍射的条纹宽度也不同（红光最宽），故衍射条纹由里到外会呈现出彩色，故E正确；
故选BDE．
15．ABE
【解析】
光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，选项A正确；因红光的波长较紫光大，则双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，根据，则条纹间距一定变宽，选项B正确；由于玻璃的反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度；故C错误；光从水中射入玻璃中折射角小于入射角，则光在玻璃中的折射率较大，根据可知，光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度，选项D错误；利用红外摄影可以不受天气(阴雨、大雾等)的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物发生衍射，选项E正确；故选ABE.