4.5光的衍射 &4.6光的偏振 激光 同步练习(word含解析)—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册(机构 )

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名称 4.5光的衍射 &4.6光的偏振 激光 同步练习(word含解析)—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册(机构 )
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-07-10 06:41:50

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文档简介

10985500108966004.5光的衍射 &4.6光的偏振 激光
一、单选题
1.对于光现象及其应用,下列说法正确的是(?? )
A.?用偏振片制作的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振特性
B.?医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光相干性好的特点
C.?在光导纤维束内传送图像是利用光的衍射现象
D.?泊松亮斑与小孔成像原理相同
2.小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是(?? )
A.?阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用
B.?阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用
C.?阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用
D.?阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用
3.下列有关光学现象的说法正确的是(?? )
A.?光从光密介质射入光疏介质,若入射角小于临界角,则一定发生全反射
B.?光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,传播速度变小
C.?通过两支铅笔夹成的狭缝观察日光灯管看到彩色条纹的现象属于光的衍射现象
D.?光在各种介质中的速度相同
4.下列说法正确的是(?? )
A.?电容器外壳上标的工作电压比击穿电压要低
B.?英国科学家泊松在实验中观察到了著名的“泊松亮斑”
C.?法拉第通过严密的数学推理最早给出法拉第电磁感应定律
D.?在LC振荡电路中,仅增大电容器的极板距离会使振荡电路的固有频率减小
5.关于声波和光波,下列说法正确的是(?? )
A.?它们都是机械波??????????????????????????????????????????????????B.?它们都能在真空中传播
C.?它们都能发生干涉和衍射????????????????????????????????????D.?它们的传播速度都与介质无关
6.如图所示,让太阳光或电灯发出的光先后通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象。这个实验表明(?? )。
A.?光是电磁波????????????B.?光是一种横波????????????????????C.?光是一种纵波????????????????????D.?光是概率波
7.关于光学现象在科学技术、生产和生活中的应用,下列说法中正确的是(?? )
A.?光的偏振现象说明光是纵波????????????????????????????????
B.?门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
C.?在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象????
D.?光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
8.下列几个光现象中,属于衍射现象的是(? )
A.?水中的气泡看起来特别明亮?????????????????????
B.?白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带
C.?在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹???????
D.?通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹
9.下列说法正确的是(?? )
A.?用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B.?用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象
C.?用“猫眼”扩大观察视野是利用光的衍射现象
D.?用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
10.下列有关偏振现象和偏振光的说法中正确的是(?? )
A.?横波能发生偏振,纵波也能发生偏振
B.?只有电磁波才能发生偏振,机械波不能发生偏振
C.?自然条件下不存在偏振光,自然光只有通过偏振片才能变为偏振光
D.?照相机镜头前加装偏振片,可以减弱水面或镜面反射光的影响
11.关于偏振现象,下列说法正确的是(?? )
A.?所有单色光都是偏振光???????????
B.?一切光和波都能发生偏振现象
C.?偏振现象是横波特有的现象????
D.?光的振动方向与偏振片的透振方向平行时,光完全不能通过偏振片
12.用a、b两种不同的单色光在相同条件下分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。现使a光从水中斜射向水面上的O点,其入射角为i、折射角为r,如图丙所示。对于这两种单色光,下列说法正确的是(?? )
?在真空中a光的波长较短?????????????????????????????????????
?水对a光的折射率
C.?在水中a光的传播速度较大??????????????????????????????????
D.?a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较小
二、多选题
13.对于光的认识,下列说法正确的是(?? )
A.?光的干涉现象能说明光是一种波?????????????????????????
B.?光的偏振现象能说明光是横波
C.?光不容易观察到衍射现象是因为光的速度太大????
D.?玻璃对绿光和红光的折射率相同
14.如图,P是一偏振片,P的振动方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中,哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光?(?? )
A.?太阳光?B.?沿竖直方向振动的光?C.?沿水平方向振动的光?D.?沿与竖直方向成45°角振动的光
三、综合题
15.?(1)关于机械波与电磁波,下列说法中正确的是???????????? _. (填正确答案标号,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0分)
A.弹簧振子在四分之一周期里运动的路程一定等于一个振幅
B.用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度,是利用了波的多普勒效应
C.摆钟偏慢时可通过缩短摆长进行校准
D.光学镜头上的增透膜是利用了光的偏振
E.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线
(2)对比钻石折射率是判断钻石真假的一种方法. 图(a)为某种材料做成的钻石示意图,其截面如图(b)所示,虚线为垂直于 MN 边的对称轴,∠AOB 可以根据需要打磨成不同大小,现有光线从图示位置垂直于 MN 边射入该钻石内.

?(ⅰ)若∠AOB=106°时,光恰好不从 AO边射出. 请计算该钻石的折射率,判断该钻石的真假. (真钻石对该光的折射率为2.42,计算中可能用到sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(ⅱ)继续打磨该钻石使 ∠AOB 减小后,让光线仍沿图(b)所示方向入射,光射到BO 边时刚好发生全发射,求∠AOB 的大小. (结果保留两位小数)
答案
一、单选题
1.【答案】 A
【解答】A.用偏振片制作的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振特性,A符合题意;
B.医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光能量大的特点,B不符合题意;
C.在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,C不符合题意;
D.泊松亮斑是光的衍射现象,小孔成像是光的直线传播现象,泊松亮斑与小孔成像原理不相同,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】激光做切除手术是利用激光的能量大的特点;在光导纤维中传送图像是利用光的全反射现象;泊松亮斑是光的衍射现象与小孔成像原理不同。
2.【答案】 B
【解答】发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光,而阳光本身是自然光,在反射时发生了偏振,当偏振片的方向与光的偏振方向平行时,通过的光最强,而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时,通过的光最弱,因此镜片起到检偏器的作用。
故答案为:B。
【分析】偏振片的方向与光的偏振方向平行时,通过的光最强,而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时,通过的光最弱,镜片起到检偏器的作用。
3.【答案】 C
【解答】A.光从光密介质射入光疏介质,若入射角小于临界角,则一定不会发生全反射。发生全反射的条件是,大于等于临界角,所以A不符合题意;
B.光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,由
可知,折射率越小,传播速度越大,所以B不符合题意;
C.通过两支铅笔夹成的狭缝观察日光灯管看到彩色条纹的现象属于光的衍射现象,所以C符合题意;
D.由
可知,光在各种介质中的速度与介质的折射率有关,所以速度是不相同的,所以D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,其入射角要大于临界角的大小;光进入不同介质,其频率不变,从光密到光疏介质时其速度变大;光在不同介质传播的速度不同。
4.【答案】 A
【解答】A. 电容器外壳上标的工作电压是正常工作时的额定电压,比击穿电压要低,A符合题意;
B. 英国科学家泊松为了否定光的波动说,从理论上证明了圆板衍射的黑影中有一个亮点,他人在实验中观察到了亮点,后人把该亮点叫做“泊松亮斑”,B不符合题意;
C. 法拉第发现了电磁感应现象,电磁感应定律是纽曼和韦伯提出来的,C不符合题意;
D. 在LC振荡电路中,固有频率为
仅增大电容器的极板距离d,C减小,f增大,会使振荡电路的固有频率增大,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】电容器外壳标的正常电压要比击穿电压低;泊松在实验中观察到的亮点后来才被人称为泊松亮斑;电磁感应定律不是法拉第提出的;利用固有频率的表达式结合电容的决定式可以判别固有频率的变化。
5.【答案】 C
【解答】A.声波是机械波,而光波为电磁波;A不符合题意;
B.声波的传播需要介质,光波的传播不需要介质,可以在真空中传播.B不符合题意.
C.干涉和衍射是波的共性,光波能发生干涉和衍射,声波也能发生干涉和衍射,C符合题意.
D.光波从空气射入水中时,根据c=nv,介质的折射率变大,所以速度小;而声波从气体到液体,则速度是变大;D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】声波是纵波,无线电波和光波是横波,机械波的传播需要介质,电磁波的传播不需要介质.衍射、干涉是波所特有的现象.
6.【答案】 B
【解答】由于在横波中,各质点的振动方向与波的传播方向垂直,当波的振动方向与P或Q的透振方向一致时,波能通过偏振片,而当它的振动方向与P或Q的透振动方向垂直时,不能通过偏振片,从P与Q的透振方向平行时,通过的光最强,而当P的透振方向旋转到与Q的垂直过程中,透过Q的光线越来越弱,当两都垂直时,当光不能通过Q,说明光的振动方向与传播方向垂直,是横波。
故答案为:B。
【分析】对于波来说,只有纵波才有偏振,横波没有偏振,横波和纵波都会有干涉、衍射和多普勒效应,雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的干涉现象。
7.【答案】 D
【解答】A.光的偏振现象说明光是一种横波,所以A不符合题意;
B.门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象,所以B不符合题意;
C.在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,所以C不符合题意;
D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,所以D符合题意。
故答案为:D。
【分析】光的偏振现象说明光是横波;门镜是利用光的折射现象;光导纤维是利用光的全反射现象。
8.【答案】 D
【解答】A.水中的气泡看起来特别明亮属于光的全反射,A不符合题意;
B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带属于光的色散,B不符合题意;
C.在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹属于薄膜干涉,C不符合题意;
D.通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹属于单缝衍射,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】水泡的明亮属于光的全反射;白光通过三棱镜属于光的色散;肥皂泡上的彩色条纹属于薄膜干涉。
9.【答案】 B
【解答】A.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象,A不符合题意;
B.用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象,B符合题意;
C.用“猫眼”扩大观察视野是利用光的折射现象,C不符合题意;
D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】当光从光密介质射向光疏介质时,入射角大于临界角时,光线会发生全反射.
10.【答案】 D
【解答】A.根据偏振原理,可知,只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振,A不符合题意;
B.电磁波是横波,能发生偏振,而机械波中的横波能发生偏振,纵波不可以,B不符合题意;
C.自然光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,而偏振光是垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动,自然界中大部分是偏振光,自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光,C不符合题意;
D.拍摄水中景物时,照相机镜头前装一片偏振片,可以减弱水面反射光进入相机,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】横波能发生偏振,纵波不可以;机械波中的横波能发生偏振;自然光中大部分是偏振光。
11.【答案】 C
【解答】A.自然光中的单色光不是偏振光,A不符合题意;
BC.只有横波才能发生偏振现象,纵波不能发生偏振现象,因此偏振现象是横波特有的现象,B不符合题意,C符合题意;
D.光的振动方向与偏振片的透振方向垂直时,光完全不能通过偏振片,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】自然光中的单色光不是偏振光;横波才能发生偏振现象;当光的振动方向与偏振片透振方向垂直时光完全不能通过偏振片。
12.【答案】 C
【解答】A.甲光衍射明显,说明 光的波长比乙的波长大,即 ,A不符合题意;
B.水对a光的折射率 ,B不符合题意;
C. 光的波长比 的波长大,根据 可知 光的频率小,折射率小,根据 可知在水中a光的传播速度较大,C符合题意;
D.根据全反射定律 可知a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用衍射现象的程度可以判别波长的大小;利用入射角和折射角的正弦值可以求出折射率的表达式;利用波长的大小可以比较频率和折射率的大小,利用折射率的大小可以比较临界角和传播速度的大小。
二、多选题
13.【答案】 A,B
【解答】A.干涉是波特有的现象,则光的干涉现象能说明光是一种波, A符合题意;
B.光的偏振现象能说明光是横波, B符合题意;
C.光不容易观察到衍射现象是因为光的波长太小,与速度大小无关,C不符合题意;
D.玻璃对绿光和红光的折射率不相同, D不符合题意。
故答案为:AB。
【分析】干涉现象能说明光是一种波;光不容易发生衍射现象是由于光的波长太小;不同种光其频率不同所以在玻璃中的折射率不同。
14.【答案】 A,B,D
【解答】解:A、太阳光包含垂直传播方向向各个方向振动的光,当太阳光照射P时能在P的另一侧观察到偏振光,A符合题意;
B、沿竖直方向振动的光能通过偏振片,B符合题意;
C、沿水平方向振动的光不能通过偏振片,因为它们已经相互垂直.C是错误的;
D、沿与竖直方向成45°角振动的光也能通过偏振片,D符合题意;
故答案为:ABD
【分析】利用光的偏振可以判别沿竖直方向振动的光可以通过偏振片。
三、综合题
15.【答案】 (1)B,C,E
(2)解:(ⅰ)当∠AOB=106°时,光在AO边恰好发生全反射,光路如图所示

由几何关系得:
又:sinC=
联立求解得:n=
因n= <2.42,故该钻石是假钻石
(ⅱ)继续打磨该钻石后,光在AO边的入射角增大,发生全反射后接着射到BO边时恰好发生全反射,光路如图所示

由反射定律得:
由几何关系得:

联立上式解得:∠AOB=84.67°
【解答】A:弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时, 弹簧振子在四分之一周期里运动的路程才等于一个振幅,A错。?B:由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象,称为多普勒效应.如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大;如果二者远离,观察者接收到的频率减小; 利用反射波频率的变化可以测量速度,这是多普勒效应的应用 ,故B对。C:?摆钟慢时,说明周期偏大,若要周期变小,则可缩短摆长进行校准,C对。D: 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D错。 E:波长越长,衍射能力越强,E对。故选BCE。
【分析】根据全反射的条件,结合入射角折射角以及几何关系,得出折射率。再跟真钻石的折射率进行比较,判断真假。根据全反射以及反射定律结合几何关系得出第二问答案。