高中物理 第5章 光的波動(dòng)性 3 光的衍射與偏振 4 激光學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 教科版選修3-4

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光的衍射與偏振 激光 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．對(duì)衍射現(xiàn)象的定性分析，正確的是(　　) A．光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象 B．衍射條紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果 C．光的衍射現(xiàn)象為光的波動(dòng)說提供了有力的證據(jù) D．光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結(jié)論 E．衍射現(xiàn)象說明光是一種橫波 【解析】　衍射現(xiàn)象是波繞過障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象，衍射條紋是波的疊加的結(jié)果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以選項(xiàng)A、B、C正確；光的直線傳播只是近似的，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物尺寸小得多的情況下，光才被看做是沿直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．一切波都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)E錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 2．關(guān)于自然光和偏振光，以下說法正確的是(　　) A．自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，但是沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度可以不同 B．偏振光是垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動(dòng)的光 C．自然光透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個(gè)偏振片后又還原為自然光 D．太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光 E．只有橫波才會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象 【解析】　自然光沿各振動(dòng)方向的光波的強(qiáng)度相同，A錯(cuò)誤；偏振光在垂直于傳播方向上，只沿某一特定方向振動(dòng)，B正確；自然光透過偏振片后成為偏振光，偏振光透過偏振片后不能還原為自然光，C錯(cuò)誤；太陽、電燈等普通光源發(fā)出的是自然光，D正確．由偏振原理知E正確． 【答案】　BDE 3．下列情況中能產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的是(　　) A．光的波長(zhǎng)比孔或障礙物的尺寸大得多 B．光的波長(zhǎng)與孔或障礙物的尺寸可相比 C．光的波長(zhǎng)等于孔或障礙物的尺寸大小 D．光的波長(zhǎng)比孔或障礙物的尺寸小得多 E．用紅光做實(shí)驗(yàn)時(shí)未觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，現(xiàn)用綠光替代紅光做實(shí)驗(yàn) 【解析】　發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物、縫、孔的尺寸與光的波長(zhǎng)差不多或更?。? 【答案】　ABC 4.如圖536所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則(　　) 圖536 A．圖中a光為偏振光 B．圖中b光為偏振光 C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180后，在P處將看到光亮 D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90后，在P處將看到光亮 E．以SP為軸將A轉(zhuǎn)過90后，在P處將看到光亮 【解析】　該題考查了對(duì)自然光、偏振光的特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)．自然光沿各個(gè)方向的振動(dòng)是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動(dòng)的光．從電燈直接發(fā)出的光為自然光，則A錯(cuò)．它通過偏振片A后，變?yōu)槠窆?，則B對(duì)．設(shè)通過A的光沿豎直方向振動(dòng)，當(dāng)偏振片B只能通過沿水平方向振動(dòng)的偏振光時(shí)，則P點(diǎn)無光亮．將B轉(zhuǎn)過180后，P處仍無光亮，即C錯(cuò)．若將B轉(zhuǎn)過90，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動(dòng)的光的偏振片，則偏振光能通過B，即在P處有光亮，D對(duì)．同理可知E對(duì)． 【答案】　BDE 5．夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來的汽車司機(jī)照得睜不開眼睛，嚴(yán)重影響行車安全．若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆?；同時(shí)汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與燈光的振動(dòng)方向垂直，但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體．假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設(shè)置，如下措施中不可行的是(　　) A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的 B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是豎直的 C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45 D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45 E．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向左上45 【解析】　若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透振方向水平，從車燈發(fā)出的照射到物體上反射的光將不能透過前窗玻璃，司機(jī)面前將是一片漆黑，所以A錯(cuò)；若前窗玻璃與車燈玻璃的透振方向均豎直，則對(duì)面車燈的光仍能照得司機(jī)睜不開眼睛，B錯(cuò)；若前窗玻璃的透振方向斜向右上45，車燈玻璃的透振方向斜向左上45，則車燈發(fā)出的光經(jīng)物體反射后無法透振進(jìn)本車車窗內(nèi)，卻可以透振進(jìn)對(duì)面車窗內(nèi)，C錯(cuò)．D、E是可行的． 【答案】　ABC 6．關(guān)于波動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．各種波均會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象 B．用白光做單縫衍射與雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，均可看到彩色條紋 C．聲波傳播過程中，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度等于聲波的傳播速度 D．已知地震波的縱波波速大于橫波波速，此性質(zhì)可用于橫波的預(yù)警 E．各種波均會(huì)發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 【解析】　只有橫波才有偏振現(xiàn)象，A錯(cuò)；白光是復(fù)色光，其中各單色光的波長(zhǎng)不同，導(dǎo)致條紋間距不同，B正確；波的傳播過程中，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度是變化的，而波的傳播速度在同一均勻介質(zhì)中是勻速的，且波的傳播是指振動(dòng)形式的傳播，C錯(cuò)；因?yàn)榈卣鸩ǖ目v波波速大于橫波波速，所以兩波傳到同一地點(diǎn)有時(shí)間差，可用于橫波的預(yù)警，D正確．干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，E對(duì)． 【答案】　BDE 7．下列說法正確的是(　　) A．激光可用于測(cè)距 B．激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料 C．外科研制的“激光刀”可以有效地減少細(xì)菌的感染 D．激光可用于全息照相，記錄下物體的三維信息 E．激光可以用來拍攝立體電影 【解析】　激光平行度好，即使在傳播了很遠(yuǎn)的距離之后，它仍保持一定的強(qiáng)度，此特點(diǎn)可用于激光測(cè)距，A正確．激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工，激光醫(yī)療，激光美容，激光武器等，B錯(cuò)誤．激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強(qiáng)，D正確．由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚等的同時(shí)，也能殺滅細(xì)菌，所以C正確．立體電影應(yīng)用的是光的偏振現(xiàn)象，E錯(cuò)誤． 【答案】　ACD 8．點(diǎn)光源照在一個(gè)剃須刀片上，在屏上形成了它的影子，其邊緣較為模糊，原因是光的________． 【解析】　在刀片邊緣有部分光繞過障礙物進(jìn)入到陰影中去，從而看到影子的邊緣模糊，光繞過障礙物偏離直線傳播是光的衍射． 【答案】　衍射 [能力提升] 9．某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)，你認(rèn)為正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18640034】 A．若狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行 B．若狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與狹縫垂直 C．衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān) D．衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān) E．波長(zhǎng)越小，衍射條紋間距越大 【解析】　若狹縫與線狀白熾燈平行，衍射條紋與狹縫平行則現(xiàn)象明顯；衍射條紋的疏密程度與縫寬有關(guān)，縫寬越小，條紋越疏；條紋間距與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，間距越大． 【答案】　ACD 10．關(guān)于激光的應(yīng)用問題，下列說法中正確的是(　　) A．光纖通信是應(yīng)用激光的平行度非常好的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中進(jìn)行信息傳遞 B．計(jì)算機(jī)內(nèi)“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光有平行度好的特點(diǎn)來進(jìn)行的 C．醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀”來切除腫瘤是利用了激光的亮度高的特點(diǎn) D．“激光測(cè)距雷達(dá)”利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是利用了激光亮度高的特點(diǎn) E．全息照相應(yīng)用了激光相干性好的特點(diǎn) 【解析】　由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用激光的相干性，故A錯(cuò)；計(jì)算機(jī)內(nèi)“磁頭”讀出光盤上記錄的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好，故B正確；醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀”利用了激光的亮度高的特點(diǎn)，故C正確；激光測(cè)距是利用了激光的平行度好，D錯(cuò)誤；全息照相應(yīng)用了激光相干性好的特點(diǎn)，E正確． 【答案】　BCE 11．激光散斑測(cè)速是一種嶄新的測(cè)速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理．用二次曝光照相所獲得的“散斑對(duì)”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫，待測(cè)物體的速度與二次曝光時(shí)間間隔的乘積等于雙縫間距．實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得二次曝光時(shí)間間隔Δt、雙縫到屏的距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δy.若所用激光波長(zhǎng)為λ，則該實(shí)驗(yàn)確定物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式是________． 【解析】　設(shè)雙縫間距為d.由d＝vΔt，Δy＝λ，則v＝＝. 【答案】　v＝ 12．一種紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道閃光為一個(gè)(列)光脈沖，若這種激光器光脈沖的持續(xù)時(shí)間為1.010－11 s，波長(zhǎng)為694.3 nm，發(fā)射功率為1.01010 W，求： (1)每列光脈沖的長(zhǎng)度是多少？ (2)用這種紅寶石激光器照射皮膚上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量達(dá)到60 J以后，色斑便逐漸消失，一塊色斑的面積為50 mm2，則它要吸收多少個(gè)(列)紅寶石激光脈沖才能逐漸消失？ 【解析】　(1)光脈沖持續(xù)時(shí)間即為發(fā)射一個(gè)光脈沖所需的時(shí)間，所以一個(gè)光脈沖長(zhǎng)度Δl＝cΔt＝31081.010－11 m＝3.010－3 m. (2)面積為1 cm2的色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐漸消失．而1個(gè)光脈沖的能量為 ΔE＝PΔt＝1.010101.010－11 J＝0.1 J 消除50 mm2的色斑需要光脈沖數(shù)為 n＝＝＝300(個(gè))． 【答案】　(1)3.010－3 m　(2)300 個(gè)