高中物理 第13章 光 5、6 光的衍射、光的偏振學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 新人教版

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光的衍射、光的偏振 (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(guò)程中繞過(guò)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(shuō)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(shuō)明光是一種橫波 【解析】　衍射現(xiàn)象是波繞過(guò)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，光才被看作是沿直線傳播的，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(shuō)法正確的是(　　)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570110】 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(guò)一個(gè)偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過(guò)一個(gè)偏振片后又還原為自然光 D．太陽(yáng)、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(guò)偏振片后成為偏振光，偏振光透過(guò)偏振片后不能還原為自然光，C錯(cuò)誤；太陽(yáng)、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)差不多或更小． 【答案】　ABC 4.如圖1356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(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570111】 圖1356 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(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 E．以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)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(guò)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(guò)偏振片A后，變?yōu)槠窆?，則B對(duì)．設(shè)通過(guò)A的光沿豎直方向振動(dòng)，當(dāng)偏振片B只能通過(guò)沿水平方向振動(dòng)的偏振光時(shí)，則P點(diǎn)無(wú)光亮．將B轉(zhuǎn)過(guò)180后，P處仍無(wú)光亮，即C錯(cuò)．若將B轉(zhuǎn)過(guò)90，則該偏振片將變?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(lái)的汽車司機(jī)照得睜不開(kāi)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(guò)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(kāi)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(wú)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(shuō)法正確的是(　　)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570112】 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(guò)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(guò)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．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(guò)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(guò)障礙物偏離直線傳播是光的衍射． 【答案】　衍射 8．在學(xué)習(xí)了光的衍射現(xiàn)象后，徐飛回家后自己設(shè)置了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)．在—個(gè)發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)圓孔大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過(guò)程中，他在屏上看到什么現(xiàn)象？ 【解析】　在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過(guò)程中，當(dāng)孔較大時(shí)，光沿直線傳播，在屏上得到圓形亮斑；當(dāng)孔的直徑減小到與光波的波長(zhǎng)相近時(shí)，產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，屏上將出現(xiàn)明暗相間的亮環(huán)，當(dāng)孔繼續(xù)減小到完全閉合時(shí)，沒(méi)有光到達(dá)屏上，屏上完全黑暗． 【答案】　先是圓形亮區(qū)，再是明暗相間的圓形亮環(huán)，最后完全黑暗 [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)：23570113】 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．奶粉的碳水化合物(糖)含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量，偏振光通過(guò)糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)．將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品中的含糖量．如圖1357所示．S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A，B之間，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖1357 A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱 B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱 C．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯增強(qiáng) D．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的最小角度等于α E．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的最小角度等于α 【解析】　自然光通過(guò)偏振片后得到垂直于光的傳播方向與偏振片的透振方向平行的偏振光，該偏振光經(jīng)被測(cè)樣品后，其偏振方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，即相對(duì)于光的傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，到達(dá)B的光的偏振方向與B的透振方向不完全一致，故O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱，故A正確，B、C錯(cuò)誤；若將A或B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小角度，使得O處光的強(qiáng)度仍為最大，說(shuō)明它們轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α，故D、E都正確． 【答案】　ADE 11．分析以下現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570114】 (1)隔著帳?？催h(yuǎn)處的燈，見(jiàn)到燈周圍有彩色的光芒． (2)光線照在花布上，可以看見(jiàn)花布上的圖樣． 【解析】　(1)遠(yuǎn)處燈發(fā)出的光經(jīng)過(guò)帳幔的縫隙，發(fā)生衍射現(xiàn)象，因此可見(jiàn)到燈周圍有彩色的光芒. (2)光線照在花布上看見(jiàn)花布的圖樣，是由于光的反射與吸收的結(jié)果．花布是由各種顏色的花紋組成的，當(dāng)白光照在花布上時(shí)，紅色花紋反射紅色光，吸收其他顏色的光，這樣我們?cè)谠撐恢弥豢吹郊t色，同理可以看到各種花紋反射的各種顏色的光，這樣就可以看到花布的圖樣． 【答案】　見(jiàn)解析 12.如圖1358所示，楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，下述情況能否看到干涉條紋？簡(jiǎn)單說(shuō)明理由． 圖1358 (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． 【解析】　(1)能．到達(dá)S1，S2的光是從同一偏振光分解出來(lái)的，它們滿足相干條件，能看到干涉條紋，且由于偏振片很薄，對(duì)路程差的影響可忽略，干涉條紋的位置與間距和沒(méi)有P時(shí)基本一致，只是強(qiáng)度由于偏振片的吸收作用而減弱．(2)不能．由于從P1，P2射出的光振動(dòng)方向相互垂直，不滿足干涉條件，故光屏E被均勻照亮，但無(wú)干涉現(xiàn)象． 【答案】　見(jiàn)解析．