2022高中物理 課下能力提升十八 第十三章 第5、6節(jié) 光的衍射 光的偏振（含解析）新人教版選修3-4

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1、2022高中物理 課下能力提升十八 第十三章 第5、6節(jié) 光的衍射 光的偏振（含解析）新人教版選修3-4 一、選擇題 1．[多選]下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光是自然光 B．光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光是偏振光 C．光振動(dòng)沿特定方向的光才是偏振光 D．光振動(dòng)沿特定方向的光才是自然光 2．[多選]沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見(jiàn)度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗，這是由于在這種情況下(　　) A．只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面 B．只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面 C．只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面 D．只有頻

2、率較小的一部分光才能到達(dá)地面 3．將兩個(gè)偏振片緊靠在一起，放在一盞燈的前面，眼睛通過(guò)偏振片看到的光很弱。如果將其中一個(gè)偏振片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)觀察到(　　) A．燈光逐漸增強(qiáng)，然后逐漸減弱 B．燈光強(qiáng)度保持不變 C．燈光逐漸增強(qiáng)，沒(méi)有減弱現(xiàn)象 D．燈光逐漸增強(qiáng)，再減弱，然后增強(qiáng)到最亮 4．[多選]如圖所示，a、b兩束光以不同的入射角由介質(zhì)射向空氣，結(jié)果折射角相同，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．b光在該介質(zhì)中的折射率比a光大 B．若用b光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，要比用a光做中央亮條紋更寬 C．用b光更易觀測(cè)到泊松亮斑 D．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用a光比用b光兩相鄰亮條紋中心

3、的距離更大 二、非選擇題 5．如圖所示，楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，下述情況能否看到干涉條紋？說(shuō)明理由。 (1)在單色自然光源S后加一偏振片P； (2)在(1)情況下，再加P1、P2，P1與P2透振方向垂直。 [提能練] 一、選擇題 1．在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的明暗相間的圖樣，下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是(　　) A．a(chǎn)、c B．b、c C．c、d D．b、d 2．[多選]如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則(　　) A．圖中a光為偏振光 B．圖中b光為偏振

4、光 C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，在P處將看到光亮 D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后，在P處將看到光亮 3．抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則下列說(shuō)法正確的是(　　) ①這是利用光的干涉現(xiàn)象 ②這是利用光的衍射現(xiàn)象 ③如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了 ④如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 4．[多選]如圖所示，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)狹縫S形成細(xì)光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)(半圓的圓

5、心)，產(chǎn)生反射光束1和透射光束2。現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過(guò)O點(diǎn)垂直于紙面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使反射光束1和透射光束2恰好垂直。在入射光線的方向上加偏振片P，偏振片與入射光線垂直，其透振方向在紙面內(nèi)，這時(shí)看到的現(xiàn)象是(　　) A．反射光束1消失 B．透射光束2消失 C．反射光束1和透射光束2都消失 D．偏振片P以入射光線為軸旋轉(zhuǎn)90° 角，透射光束2消失 二、非選擇題 5．使太陽(yáng)光垂直照射一塊遮光板，板上有可以自由收縮的正方形孔，孔的后面放置一個(gè)光屏，在正方形孔逐漸變小直至閉合的過(guò)程中，光屏上依次可以看到幾種不同的現(xiàn)象，試把下列現(xiàn)象依次排列：____________。 A．圓形

6、光斑 B．明暗相間的彩色條紋 C．變暗消失 D．正方形光斑 E．正方形光斑由大變小 6．用一單色光源垂直照射帶有圓孔的不透明光屏，下列幾種情況中，在小孔后面的光屏上各看到什么現(xiàn)象？ (1)小孔的直徑為1 cm； (2)小孔的直徑為1 mm； (3)小孔的直徑為0.5 μm。 答 案 [基礎(chǔ)練] 1．解析：選AC　根據(jù)自然光、偏振光的概念易判斷出選項(xiàng)A、C正確。 2．解析：選BD　根據(jù)光能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，發(fā)生沙塵暴時(shí)，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光線能繞過(guò)沙塵顆粒發(fā)生衍射到達(dá)地面；由λ＝知，到達(dá)地面的光是頻率較小的部分，故B、D正確。 3．解析：選A　眼睛通過(guò)兩

7、偏振片看到的光很弱，是因?yàn)閮善衿耐刚穹较虼怪?，在旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片的過(guò)程中，透振方向逐漸一致，光逐漸增強(qiáng)，當(dāng)兩個(gè)偏振片的透振方向一致時(shí)，光線最強(qiáng)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片時(shí)，透振方向又逐漸偏離，光線逐漸減弱，所以選項(xiàng)A確。 4．解析：選BC　設(shè)折射角為θ1，入射角為θ2，題設(shè)條件知，θ1a＝θ1b，θ2a<θ2b，由n＝，知na>nb，A錯(cuò)誤；因?yàn)閚a>nb，所以λa<λb，又Δx＝λ，故Δxa<Δxb，B正確，D錯(cuò)誤；而波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，C正確。 5．解析：(1)到達(dá)S1、S2的光是從同一特定方向的偏振光分解出來(lái)的，它們滿足相干條件，故能看到干涉條紋。 (2)由于從P1、P2射出的光

8、透振方向相互垂直，不滿足干涉條件，若P1和P2中有一個(gè)與P的透振方向垂直，則在光屏上沒(méi)有其中之一的光波，兩振動(dòng)方向相互垂直的光不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故不能看到與雙縫平行的干涉條紋。 答案：見(jiàn)解析 [提能練] 1．解析：選D　單縫衍射條紋的特點(diǎn)是中央亮條紋最寬、最亮，雙縫干涉條紋是等間距的條紋，所以a是干涉條紋，b、d是單縫衍射條紋，c是水波的衍射圖樣。 2．解析：選BD　從電燈直接發(fā)出的光為自然光，A錯(cuò)誤；它通過(guò)A偏振片后，即變?yōu)槠窆?，B正確；設(shè)通過(guò)A的光沿豎直方向振動(dòng)，則B偏振片只能通過(guò)沿豎直方向振動(dòng)的偏振光，若P處無(wú)光亮，將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，P處仍無(wú)光亮，C錯(cuò)誤；若將B轉(zhuǎn)過(guò)90°，則

9、該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^(guò)豎直方向上振動(dòng)的光的偏振片，則偏振光能通過(guò)B，即在P處有光亮，D正確。 3．解析：選B　上述現(xiàn)象符合光的衍射產(chǎn)生的條件，故②正確；由衍射產(chǎn)生的條件可知：絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越明顯，故④也正確，B正確。 4．解析：選AD　自然光射到界面上，當(dāng)反射光與折射光垂直時(shí)，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振方向與紙面垂直，折射光的偏振方向與紙面平行，因此當(dāng)在入射光線方向垂直放上透振方向在紙面內(nèi)的偏振片P時(shí)，因反射光垂直于紙面，則反射光束1消失，A正確，B、C錯(cuò)誤；偏振片P轉(zhuǎn)動(dòng)90°，平行于紙面內(nèi)的光消失，則透射光束2消失，D正確。 5．解析：由于光的波長(zhǎng)很短，因此當(dāng)孔很大

10、時(shí)，不會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，此時(shí)光可看做是近似沿直線傳播，在屏上得到孔的影；當(dāng)孔繼續(xù)減小時(shí)，雖不能使光發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，但可以在屏上得到太陽(yáng)的像，即小孔成像；孔再繼續(xù)減小時(shí)，光開(kāi)始發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，出現(xiàn)明暗相間的彩色條紋；孔進(jìn)一步減小直到閉合時(shí)，由于穿過(guò)光的能量減小而使光線變暗直至消失。 答案：DEABC 6．解析：(1)當(dāng)圓孔的直徑為1 cm時(shí)，在光屏上只能看到與圓孔形狀相同的亮斑，這是光沿直線傳播的結(jié)果。 (2)當(dāng)圓孔的直徑為1 mm時(shí)，在光屏上能看到單色光源倒立的像，這是小孔成像，也是光沿直線傳播的結(jié)果。 (3)當(dāng)圓孔的直徑為0.5 μm時(shí)，在光屏上能看到衍射條紋，這是由于小孔的尺寸與光波波長(zhǎng)差不多，光發(fā)生衍射的結(jié)果。 答案：見(jiàn)解析