2018學(xué)年高中物理 第五章 光的波動性 光的衍射、偏振、色散、激光習(xí)題（提高篇）教科版選修3-4.doc

光的衍射、偏振、色散、激光一、選擇題1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)果有相同的折射角，下列說法正確的是( )Ab在介質(zhì)中的折射率比a大B若用b光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，要比用a時中央條紋更寬C用a更易觀察到泊松亮斑D做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時，用a光比用b光條紋間距更大2如圖所示的四個圖形中哪個是著名的泊松亮斑的衍射圖樣( )3如圖所示的四種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)則在下面的四個圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是( )A紅黃藍(lán)紫 B紅紫藍(lán)黃 C藍(lán)紫紅黃 D藍(lán)黃紅紫4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的光，但是沿各個方向振動的光波的強(qiáng)度可以不相同 B偏振光是在垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動的光 C自然光透過一塊偏振片后就成為偏振光，偏振光透過一塊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5如圖所示，讓自然光照射到P、Q兩偏振片上，當(dāng)P、Q兩偏振片的透振方向夾角為以下哪些度數(shù)時，透射光的強(qiáng)度最弱？( ) A0 B30 C60 D906水中同一深度排列著四個不同顏色的球如果從水面上方垂直俯視各球，感覺最淺的是( ) A紅球 B黃球 C綠球 D紫球7如圖所示，一束紅光和一束藍(lán)光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)三棱鏡折射后會聚于光屏M上的一點(diǎn)N，這兩束單色光分別用a、b表示對于這兩束光的顏色以及在玻璃中的傳播速度，下列說法中正確的是( ) Aa為紅光，在玻璃中的傳播速度小于b光 Ba為藍(lán)光，在玻璃中的傳播速度小于b光 Cb為紅光，在玻璃中的傳播速度小于a光 Db為藍(lán)光，在玻璃中的傳播整小于于a光8如圖所示，在水中有一厚度不計的薄玻璃片制成的中空三棱鏡，里面是空氣，一束白光A從棱鏡的左邊射入，從棱鏡的右邊射出了發(fā)生了色散，射出的可見光分布在a點(diǎn)和b點(diǎn)之間，則( ) A從a點(diǎn)射出的是紅光，從b點(diǎn)射出的是紫光 B從a點(diǎn)射出的是紫光，從b點(diǎn)射出的是紅光 C從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紅光，從ab中點(diǎn)射出的是紫光 D從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紫光，從ab中點(diǎn)射出的是紅光9如圖所示，一細(xì)束復(fù)色光從空氣中射到半球形玻璃體球心O點(diǎn)，經(jīng)折射分為a、b兩束光，分別由P、Q兩點(diǎn)射出玻璃體PP、QQ均與過O點(diǎn)的界面法線垂直設(shè)光線a、b在玻璃體內(nèi)穿行所用的時間分別為、，則等于( ) AQQ: PP BPP: QQ COP: OQ DOQ: OP16如圖所示，a和b都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細(xì)光束以入射角從P0點(diǎn)射入，已知此光束由紅光和藍(lán)光組成，則當(dāng)光束透過b板后( ) A傳播方向相對于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)p角 B傳播方向相對于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)p角 C紅光在藍(lán)光的左邊 D紅光在藍(lán)光的右邊11如圖所示，一束白色光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法正確的是( ) A紅光的偏折最大，紫光的偏折最小 B紅光的偏折最小，紫光的偏折最大 C玻璃對紅光的折射率比紫光大 D玻璃中紫光的傳播速度比紅光大12如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈，往火焰上撒些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖像應(yīng)是圖中的( )13激光發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為，c表示光在真空中的速度，下列說法中正確的是( ) A該光在真空中的波長為n B該光在真空中的波長為天/nC該光的頻率為c/ D該光的頻率為c/(從n)14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)用激光平行度非常好的特點(diǎn)對信號進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中進(jìn)行傳遞信息 B計算機(jī)內(nèi)“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光有相干性的特點(diǎn)來進(jìn)行的 C醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn) D“激光測距雷達(dá)”利用激光測量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)二、填空題15霓虹是由空中的小水滴對日光的折射、色散、全反射的綜合效應(yīng)所形成的通?？煽吹絻傻拦尾蕩?，里面一道叫虹，比較明亮；外面一道叫霓，較為暗淡，如圖(a)所示 (1)虹是陽光在水滴內(nèi)經(jīng)二次折射、一次全反射形成的，如圖(b)所示，從內(nèi)到外色序的排列是_； (2)霓是陽光在水滴內(nèi)經(jīng)二次折射、二次全反射形成的，如圖(c)所示，從內(nèi)到外色序的排列是_16某脈沖激光器耗電功率2103 W，每秒輸出10個光脈沖，每個光脈沖輸出的時間為108 s，攜帶的能量為0.2 J，每個光脈沖的功率為_W，該激光器將電能轉(zhuǎn)化為激光能量的效率為_三、解答題17一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為v的“單色光”，實(shí)際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率v是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是v(也稱頻率寬度)，讓單色光照射到薄膜表面，一部分從前表面反射回來(這部分稱為甲光)，其余的進(jìn)入薄膜內(nèi)部，其中的一小部分從薄膜后表面反射回來，并從前表面射出(這部分稱為乙光)。甲、乙這兩部分光疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉乙光比甲光相比，要多在薄膜中傳播一小段時間t理論和實(shí)踐都證明，能觀察到明顯的干涉現(xiàn)象的條件是：t的最大值tm與v的乘積近似等于1，即只有滿足，才會觀察到明顯的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光v4.321014 Hz，它的頻率寬度v8.0109Hz讓這束單色光由空氣斜射到折射率n的薄膜表面，射入時與薄膜表面成45角，如圖所示 (1)求從O點(diǎn)射入薄膜中的光線的傳播方向及傳播速率 (2)估算在上圖所示的情景下，能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的薄膜的最大厚度dm【答案與解析】一、選擇題1【答案】B【解析】由題可知，a光的折射率大，故A項錯誤；a、b兩光a光的頻率高，即a光波長小于b光波長，故B項正確，C、D兩項錯誤2【答案】B3【答案】B【解析】從題中圖樣可以看出從左數(shù)1、3為干涉圖樣，由可知，左數(shù)第一個為紅光的干涉圖樣，第3個為藍(lán)光的干涉圖樣，2、4為衍射圖樣，第4圖衍射明顯，故4應(yīng)為黃光的衍射圖樣，故應(yīng)選B項4【答案】B、D【解析】太陽光、燈光是自然光5【答案】D【提示】兩偏振片透振方向相同時透過的偏振光最強(qiáng)，兩偏振片透振方向垂直時幾乎沒有偏振光透過6【答案】D【解析】設(shè)球的實(shí)際深度為h，人感覺的深度為h，根據(jù)視深公式可知，由于水對紫光的折射率最大，故紫球看起來最淺，故選D7【答案】B8【答案】B【解析】光從左邊界面入射后，發(fā)生折射現(xiàn)象，此時光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，由于水對紫光的折射率比對紅光的大，所以在入射角相同的情況下，折射角不同，紫光的折射角大于紅光，故a為紫光，b為紅光9【答案】A10【答案】D【解析】光線通過玻璃板后，方向不變但發(fā)生側(cè)向位移，光頻率越高，折射率越大，側(cè)向位移越大紅光頻率小于藍(lán)光，所以藍(lán)光側(cè)向位移大，第一次透過玻璃板a后紅光位于藍(lán)光右邊(如圖所示)，當(dāng)光線射到b上時，由于，由幾何關(guān)系知光線從法線左側(cè)入射側(cè)移情況與a相似，紅光仍在藍(lán)光右邊，且兩者間距加大，故選D11【答案】B12【答案】D【解析】酒精燈發(fā)出的光在肥皂膜前后兩個表面上反射后疊加，形成干涉圖樣，兩列反射光疊加時的光程差與肥皂膜的厚度有關(guān)，相同厚度處光程差相同，而同一條明條紋(或暗條紋)上光程差也相同，肥皂膜豎起時同一水平線的膜厚度相同故肥皂膜上的明(暗)條紋是一些水平的平行直線，即正確答案為D13【答案】A、D【解析】注意光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，頻率不會發(fā)生變化，對激光也是一樣由于速度變化的原因，波長會相應(yīng)變化，對同一頻率的光它在真空中的波長應(yīng)大于在介質(zhì)中的波長14【答案】C【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，A項錯誤計算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行性好，B項錯誤醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的高亮度的特點(diǎn)，C項正確激光測距利用激光的平行性好，D項錯誤二、填空題15【答案】(1)紫到紅 (2)紅到紫【解析】根據(jù)光的折射現(xiàn)象和色散知，太陽光經(jīng)過水滴的光路圖如圖所示所以(1)問正確答案是紫到紅 同理可分析(2)的正確答案是紅到紫16【答案】2107 0.1%【解析】 ， ，故0.1%三、解答題17【答案】見解析【解析】（1）設(shè)從O點(diǎn)射入薄膜中的光線的折射角為r，根據(jù)折射定律有，所以折射角為光在薄膜中的傳播速率 （2）光在薄膜中經(jīng)過的路程，光通過薄膜所用時間，當(dāng)t取最大值tm時，對應(yīng)的薄膜厚度最大又因?yàn)椋?，解?