通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.3光的衍射与偏振 课时作业（含解析）

5.3光的衍射与偏振
1．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
2．如图所示，人眼隔着偏振片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光都看不到，那么，以下说法中哪些是正确的（　　）
A．使A和B同时转过90°，能够看到透射光
B．单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗
C．单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮
D．单使A转动时，始终看不到透射光
3．某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，使用激光器作光源，进行光的衍射实验，如图所示。则他在光屏上看到的条纹是下面图中的
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，P是一偏振片，P的偏振化方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。一光束射向P，该光束的振动方向与P的振动方向成45°角（用带有箭头的虚线线表示）。顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是
A．先变亮，再变暗
B．先变亮，然后变暗，再变亮
C．先变暗，再变亮
D．先变暗，然后变亮，再变暗
5．下列属于光的衍射现象的是(
)
A．
B．
C．
D．
6．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
7．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
8．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
9．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应
B．图乙是铀核裂变图，其核反应方向为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为
C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小
D．图丁中的P、Q是偏振片。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
10．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可见尔色光，则____（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）
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
11．人们通过光的干涉或衍射现象认识到光具有________性；又通过________现象认识到光具有粒子性，总之，目前人们认为光具有波粒二象性．
12．下列说法正确的是________．
A．简谐运动的周期与振子的质量无关，但与振幅有关
B．弹簧振子做简谐运动的回复力表达式中，F为振动物体所受的合外力，k为弹簧的劲度系数
C．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度
D．在双缝干涉实验中，同等条件下用紫光做实验比用红光做实验得到的条纹更窄
E.在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，狭缝宽度必须比波长小或者相差不多
13．将a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射入玻璃中，形成空气的光路如图所示。用这两种单色光分别经同一双缝干涉实验装置做双缝干涉实验，其中一种单色光在屏上出现第3级亮纹的地方，刚好是另一种单色光出现第3级暗纹的地方，则
_______，再让这两种单色光经同一单缝衍射装置做单缝衍射实验，则
________光衍射条纹中央亮纹较宽。
14．关于波的现象，下列说法正确的有_________(填正确答案的标号。选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
C．波源沿直线匀速靠近一静止的接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高
D．露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的
E.电磁波具有偏振现象
15．如图，、分别为单缝衍射实验中，两束单色光经过同一实验装置得到的图案，则图______（选填“”或“”）对应光的波长较长．欲使的中央衍射条纹变宽，可以________缝到屏之间的距离（选填“增大”或“减小”）．
参考答案
1．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。
2．C
【解析】
使A和B同时转过90°，仍不能看到透射光．原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光．说明两个偏振片正好相垂直．现在同时转依然看不到．故A错误；原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光，说明两个偏振片正好相垂直．现在单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮．单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮．故B错误；C正确；单使A转动时，渐渐看到透射光，故D错误；故选C．
点睛：本题关键是搞清自然光与偏振光的区别是振动方向是否单一，当两个偏振片的偏振方向相互垂直时，没有光线透过；平行时透光量最大．
3．B
【解析】根据衍射条纹的特点，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故B正确，ACD错误；
故选B。
【点睛】根据衍射条纹的特点进行判断，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄。
4．D
【解析】光束的振动方向与P的振动方向相互垂直时，振动的光不能通过偏振片，观察到光线的亮度最暗，光束的振动方向与P的振动方向平行时，振动的光能通过偏振片，观察到光线的亮度最亮，所以顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是先变暗，然后变亮，再变暗，故D正确，ABC错误；
故选D。
【点睛】根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭逢垂直，都能有光通过偏振片。
5．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.
6．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。
7．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
。
8．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．
9．ACD
【解析】从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，由折射率与频率的关系可知，b光的频率大于a光的频率，结合光电效应发生的条件可知，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应．故A正确．核子结合成原子核释放出的能量与核子数之比是结合能；在核反应的过程中，质量亏损为△m，核反应的过程释放的能量为△mc2，不是结合能．故B错误．由图示磁场由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小．故C正确．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确．故选ACD.
点睛：该题考查多个知识点的内容，其中根据磁场方向应用安培定则判断出电路电流方向、根据电场方向判断出电容器带电情况是正确解题的关键．
10．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．
11．波动；
光电效应；
【解析】
[1][2]人们通过光的干涉或衍射现象认识到光具有波动性；又通过光电效应现象认识到光具有粒子性，总之目前人们认为光具有波粒二象性。
12．BDE
【解析】
A.
简谐运动的周期由振动系统内部因素决定，与振动幅度无关，故A错误；
B.
在简谐运动的回复力表达式F=?kx中，对于弹簧振子，F为振动物体受到的合外力，k为弹簧的劲度系数，故B正确；
C.
对于机械波，某个质点的振动速度与波的传播速度不同，横波两者垂直，纵波两者平行，故C错误；
D.
在双缝干涉实验中，根据干涉条纹间距公式，同种条件下，因紫光波长小于红光，则用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更窄，故D正确；
E.
在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，根据明显衍射的条件可知，狭缝宽度必须比波长小或者相差不太多．故E正确．
故选BDE.
13．
a
【解析】由图知，b光的偏折程度大，折射率大，波长短．据题有：
，解得；由于a光的波长长，更容易产生明显的衍射现象，则a光衍射条纹中央亮纹较宽．
【点睛】解决本题的关键掌握双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．还要知道光的波长越短，频率越高，折射率越大
14．CDE
【解析】A、用光导纤维束内传送信息是利用光的全反射现象，故A错误；
B、白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，故B错误；
C、波源沿直线匀速靠近一静止接收者，两者距离减小，产生多普勒效应，接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，故C正确；
D、露珠的晶莹透亮现象，是由于光的全反射形成的，故D正确；
E、电磁波是横波，具有偏振现象，故E正确；
故选CDE。
15．a
增大
【解析】
[1][2]单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式△x=λ，可知波长越长的光条纹间距越大，衍射现象越明显，则图a对应光的波长较长。欲使的中央衍射条纹变宽，可以增大缝到屏之间的距离L。