怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：光的干涉 衍射 偏振 单元测试（含解析）

、
、
光的干涉衍射偏振
1．夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车的司机照射的睁不开眼晴,影响行车安全,若将汽车前窗玻璃和前灯玻璃都改用偏振玻璃,使双方司机都看不见对方车灯发出的炫目灯光,但能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.所以汽车前窗玻璃?前灯玻璃的透振方向应该是( )
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的,前灯玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是竖直的,前灯玻璃的透振方向是竖直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,前灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
2．关于红光和紫光，下列说法正确的是　　
A．红光的频率大于紫光的频率
B．红光的频率小于紫光的频率
C．红光的波长小于紫光的波长
D．用同一装置做双缝干涉实验，红光的干涉条纹间距小于紫光的干涉条纹间距
3．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除关于激光下列说法正确的是　　
A．单色性差 B．方向性差 C．高能量 D．没有波动性
4．关于激光，下列说法不正确的是　　
A．激光在自然界中普遍存在 B．激光是相干光
C．激光的平行度好 D．激光的亮度高
5．让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图象，这是利用光的　　
A．平行度好，可以会聚到很小的一点上
B．相干性好，可以很容易形成干涉图样
C．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量
D．波长短，很容易发生明显的衍射现象
6．关于光和波的相关知识及其应用，皋城高中高二学生提出以下四种观点，其中正确的是　　
A．激光能像无线电波那样用来传递信息
B．全息照相利用了激光方向性好的特点
C．声波和光波均为横波
D．同一声波在不同介质中传播速度不同，同一光波在不同介质中传播速度相同
7．可以利用激光来切割各种物质，这是应用了激光的　　
A．平行性好的特性 B．相干性好的特性
C．亮度高的特征 D．单色性好的特性
8．下列叙述中符合激光应用的实例，正确的是　　
利用激光进行通信
利用激光加工坚硬的材料
利用激光进行室内照明
利用激光进行长距离精确测量．
A． B． C． D．
9．用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图示的干涉图样，其中甲图是a光照射时形成的，乙图是b光照射时形成的则关于a、b两束单色光，下述正确的是　　
A．a光光子的能量较大
B．在水中a光传播的速度较大
C．若用a光照射某金属时不能打出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子
D．若将a、b两种色光以相同的入射角从水中射向空气，b光刚好发生全反射，则a光一定发生了全反射
10．如图所示，细束光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光比较a、b、c三束光，可知　　
A．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出光电子的最大初动能最大
B．当它们在真空中传播时，a光的速度最大
C．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小
D．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大
11．如图所示是用光学的方法来检查一物体表面光滑程度的装置，其中 A为标准平板，B为被检查其表面光滑程度的物体，C为单色入射光，如果要说明能检查平面光滑程度的道理，则需要用到的下列光学概念是
A．反射和干涉 B．全反射和干涉 C．反射和衍射 D．全反射和衍射
12．“假奶粉事件”发生后，国家加强了对奶粉的质量检查检验奶粉中的碳水化合物糖的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是
A．到达O处光的强度不会明显减弱
B．到达O处光的强度会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度小于
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于
13．下列有关光的现象、电磁波和相对论的说法正确的是　　
A．光通过偏振片时，光的振动方向与透振方向的夹角越大，透过的光越强
B．杨氏干涉观察到了明暗条纹证明光是一种波，如果用激光进行实验则效果没有那么明显
C．赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环中产生火花，这个导线环就是一个电磁波检测器
D．根据相对论原理，将两只调整同步的铯原子钟分别放在地面上和宇宙飞船上，则在宇宙飞船上的铯原子钟会走得慢些
14．虹是由阳光射入雨滴视为球形时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图下列说法正确的是　　
A．光线b在水滴中传播时的波长较长
B．光线b在雨滴中的折射率较大
C．光线b在雨滴中的传播速度较大
D．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大
15．纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把诸如癌症等彻底根除在上述技术中，人们主要利用了激光的　　
A．单色性 B．单向性 C．亮度高 D．粒子性
16．如图所示，a，b为两束不同频率的单色光，以的入射角射到玻璃砖的上表面，直线与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到N点的距离相等经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，则下列说法正确的是(????)
A．a光在玻璃砖中的折射率大于b光在玻璃砖中的折射率
B．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
C．增大入射角入射角始终小于，则a光在玻璃砖的下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹间距大
17．下列说法中正确的是_________.
A．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小
B．做简谐振动的物体,经过同一位置时, 加速度可能不同
C．在受迫振动中,驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
E．在波的传播方向上两相邻的对平衡位置的位移始终相同的质点间距离等于波长
18．则下列说法正确的是________填正确答案标号．
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色条纹是由于光的折射而产生的色散现象
B．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
C．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
D．医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
E.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
19．（题文）下列说法正确的是______
A．机械波波源在均匀介质中无论运动与不运动，波在介质中的传播速度均不变
B．利用单摆测重力加速度实验中，小球的质量不需要测量
C．红外线是不可见光，因此红外线从一种介质进入另一种介质时不遵循折射定律
D．激光是单色光，只有单色光才能产生光的干涉现象
20．为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔，如图所示。设工事壁厚，孔的宽度，孔内嵌入折射率的玻璃砖。
(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？注：最大张角是指左右两边边缘的入射光线所形成的夹角
(2)要想使外界范围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？
参考答案
1．D
【解析】
汽车前灯采用偏振玻璃后,从中发出的是偏振光,要使司机能看清自己的车灯所照亮的物体(使物体反射的车灯光最大限度地透过前窗玻璃),应使自己前窗玻璃的偏振方向与车灯发出的光的偏振方向一致.另外,应使对方车灯光的偏振方向恰好和自己车前窗玻璃的偏振方向垂直,使得对方车灯射过来的灯光几乎不能透过,防止了司机炫目情况的发生,而A?C选项会造成司机看不到被自己的车灯照亮的物体,B选项会使对方司机看到自己的车灯射出的灯光,影响行车安全.所以A?B?C是错误的,只有D正确.
2．B
【解析】
根据电磁波谱可知，红光的频率小于紫光的频率，故A错误，B正确；在真空中，依据，可知，频率越高的波长越小，红光的波长大于紫光的波长，故C错误；因红光的波长长，根据双缝干涉条纹的间距公式可知红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距，故D错误．故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道各种色光的频率大小，波长大小，明确可见光中红光的波长最大，频率最小，而紫光波长最小，频率最大．
3．C
【解析】
激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线；激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀；另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”，所以选项C符合题意．
故选C.
【点睛】
激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）．激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右．而普通光源发出的光射向四面八方，为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1000公里以上． 激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀．另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”．
4．A
【解析】
激光是人造光，自然界没有，激光具有三大特点，平行度好、亮度高、是相干光；故A错误，符合题意，BCD均正确，不符合题意．
故选A .
【点睛】
本题考查了激光的特性，关键是记住其特点：平行度好、亮度高、是相干光．
5．A
【解析】
A、由于激光的平行度好，故用在计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息；故A正确；
B、激光的相干性好，可以很容易形成干涉图样；但与处理数据无关；故B错误；
C、激光具有亮度高的特点，可以在很短时间内集中很大的能量故可用来切除肿瘤；但与本题无关； 故C错误；
D、激光波长短，不容易发生明显的衍射现象；故D错误；
故选A．
【点睛】
激光具有平行度好，亮度高等特点；故可用来进行光纤通信及雷达测距等；光纤通信是利用激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息．
6．A
【解析】
A．激光具有电磁波的一切性质，可以用来传递信息；故A正确.
B．全息照相是利用了激光的相干性来工作的，不是利用了方向性好；故B错误.
C．声波是纵波，光波是横波；故C错误.
D．声波和光波在同一种种介质中传播的速度均相同；故D错误.
故选A．
【点睛】
本题考查了激光的特性及光波与声波的区别；关键是记住其特点：平行度好、亮度高、是相干光．光波是电磁波，声波是机械波.
7．C
【解析】
【详解】
激光具有方向性好，能量高的特点，利用激光来切割各种物质，这是应用了激光的亮度高、能量高的特征，所以选项C正确．
故选C.
【点睛】
该题考查激光的特点与应用，牢记：激光相干性好，平行度好、亮度高等特点，激光在生产与生活中有很多应用是关键．
8．B
【解析】
【详解】
．激光能够传递声音、图象等信息，因此可以利用激光进行通信，故正确
．激光的强度很大，可以用来切割、加工较硬的材料，故正确；
．激光的亮度高而且平行度很好，不能用于室内照明，会刺伤人的眼睛，故错误；
．激光的定向性好，精准度高，可以进行长距离测距，故正确。
故选B.
【点睛】
解决此题的关键是对激光的特点有大体的了解，属于基础性题目；明确激光的高能量，平行性好等特性的应用．
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、根据双缝干涉相邻条纹间距公式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；根据光在真空中的传播速度，故a光的频率小于b光的频率，而光子的能量，即频率越大光子的能量越大，故a光光子的能量较小；故A错误．
B、由于对于同一种介质，频率越小，折射率越小，故a光的折射率小于b光的折射率，根据可知a光在水中的传播速度较大；故B正确．
C、每种金属都具有极限频率，只有入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，用a光照射某金属时不能打出光电子说明a光的频率小于金属的极限频率，但不能确定b光的频率是否大于金属的极限频率；故C错误．
D、因为，由全反射的临界角可知，则，b光刚好发生全反射，则入射角刚好等于b光的临界角，当相同的入射角不满足a光的临界角，故A不会发生全反射；D错误．
故选B．
【点睛】
解决本题的关键通过双缝干涉条纹的间距公式得出波长的大小，以及知道通过波长大小可比较出频率、折射率、临界角的大小．
10．A
【解析】
【详解】
A、由图看出，c光的偏折程度最大，则c光的折射率最大，其频率最大，根据光电效应方程知，则c光照射出的光电子最大初动能最大故A正确．
B、在真空中各种色光传播的速度相等故B错误．
C、a光的折射率最小，波长最长，而干涉条纹的间距与波长成正比，则使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大故C错误．
D、根据临界角公式，知c光的临界角最小故D错误．
故选A．
【点睛】
解决本题的突破口在于通过光的偏折程度，比较出折射率的大小，知道折射率、频率、临界角等大小关系，并记住这些关系．
11．A
【解析】
【分析】
根据常见的光现象产生的原因：反射，干涉、衍射、偏振、全反射等，分析作出选择．
【详解】
利用A为标准平板的下表面与B为被检查其上表面进行光的反射，从而出现光的干涉现象．由此可以能检查平面光滑程度．故A正确，BCD错误．故选A．
12．BD
【解析】
【详解】
A、B、偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A错误，B正确。
C、偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，所以到达O处光的强度会明显减弱，将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于，故C错误。
D、同理，将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于故D正确。
故选BD。
【点睛】
光的偏振在日常生活中由很多的应用，我们要准确理解光的偏振现象，理解偏振的原因；偏振光具有的性质是光子的振动具有方向性，当两个偏振片的偏振方向夹角增大时，透射光的强度减弱．
13．CD
【解析】
【分析】
光的振动方向与透振方向的垂直时，光不能透过；激光的频率单一，是相干光源；当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，能产生电磁波，导线环会产生电磁感应，接收到电磁波；根据狭义相对论的两个基本假设（相对性原理、光速不变原理）和几个基本结论：①钟慢效应；②尺缩效应．
【详解】
光通过偏振片时，光的振动方向与透振方向的垂直时，没有光透过，当两者相平行时，则透过的光最强，故A错误；杨氏干涉观察到了明暗条纹证明光是一种波，如果用激光，由于是相干光源，则进行实验则效果更明显，故B错误；当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器，故C正确；根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上有看宇宙飞船上的铯原子钟会走得慢些，故D正确；故选CD．
【点睛】
考查光的偏振原理，掌握光的干涉条件，知道激光是相干光源，理解导线环产生感应电动势的条件，注意钟慢效应的适用范围，若在宇宙飞船上人看钟，则走得正常．
14．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
由题分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，其折射率较小，频率较小，波长较长，故A正确，B错误．
由公式得到，b光在雨滴中的传播速度较大，故C正确．根据 ，由于干涉条纹的间距与波长成正比，则b光形成的干涉条纹的间距较大，选项D正确；故选ACD.
【点睛】
本题关键之处在于分析第一次折射时折射角的大小，由折射定律分析折射率的大小，分析时要充分运用反射的对称性．
15．BC
【解析】
【分析】
【详解】
激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”所以AD错误，BC正确。故选BC．
【点睛】
激光是光的一种，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”．它的亮度约为太阳光的100亿倍；激光应用很广泛．由此分析即可．
16．BD
【解析】
【分析】
由图看出折射角的大小关系，由折射定律判断折射率的大小，由分析光在玻璃中速度关系根据光路可逆性原理分析光线能否在下表面发生全反射折射率越小，波长越长，由公式分析干涉条纹的宽度大小．
【详解】
A.根据题图，在入射角相同的情况下，b光的折射角小，b光的折射率大；故A错误．
B.根据，b光折射率大，所以在玻璃中的传播速度小于a光；故B正确．
C.玻璃的两个表面平行，无论怎么改变入射角，根据光路可逆性知，两束光都不会发生全反射；故C错误．
D.a光的折射率小，波长长，根据，可得a光条纹间距宽；故D正确．
故选BD．
【点睛】
根据光路图正确判断光的折射率大小，然后根据折射率、波长、频率、光速等之间的关系进行求解，这些知识点是对学生的基本要求，平时要加强练习．
17．ACE
【解析】
若仅将入射光从红光改为紫光，波长变小，根据公式△x＝λ，入射光的波长减小，相邻亮条纹间距一定变小，故A正确；在简谐振动的物体，加速度总与位移大小成正比，方向相反，故每次经过同一位置时，加速度一定相同，故B错；物体做受迫振动时，其驱动频率跟固有频率无关，故C正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光，故D错误；根据波长的定义，波长等于在波的传播方向上任意两个相邻的振动状态完全相同的两质点间距，故E正确．故选ACE.
点睛：本题要掌握对简谐运动周期性及特点的理解，抓住同一位置位移、加速度和回复力三个物理量都相同．同时掌握驱动频率与固有频率的区别．
18．BDE
【解析】
【分析】
【详解】
在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是由油膜的上下表面两束反射光干涉而形成的，属于光的干涉现象．故A错误．在光的双缝干涉实验中，根据，应红光的波长大于绿光，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，选项B正确；电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波不会随即消失，选项C错误；医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点，选项D正确；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，选项E正确；故选BDE.
19．AB
【解析】
机械波的传播速度只与介质有关，故机械波波源在均匀介质中无论运动与不运动，波在介质中的传播速度均不变，根据 可知，利用单摆测重力加速度实验中，小球的质量不需要测量，选项B正确；红外线虽然是不可见光，但红外线从一种介质进入另一种介质时仍遵循折射定律，选项C错误；激光具有单一频率，是自然界中相干性很好的单色光，但并不是只有单色光才能产生光的干涉现象，选项D错误；故选AB.
20．(1) ；(2)
【解析】
【分析】
(1)嵌入玻璃砖后，要使工事内部人员观察到外界的视野张角的最大，必须在玻璃砖的下部一侧观察，画出光路图，由几何知识求出最大的折射角，由折射定律求得最大的入射角，即可求得最大的张角。
(2)为使外界范围内的景物全被观察到，入射角达到，折射角就等于临界角，得到临界角，由再求得折射率n。
【详解】
(1)作光路图如图所示:
由几何关系得：
解得：
由折射定律得
则
解得：?
则视野的最大张角?
(2)为使外界范围内的景物全被观察到，则当时，应是光线在该玻璃砖中的临界角，即?
解得玻璃砖的折射率
【点睛】
本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光学规律和几何关系解答。
、
、
、
、