2017-2018學年物理 3.4 光的偏振同步練習 新人教版選修2-3.doc

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3.4　光的偏振同步練習 一、單選題 1. 2016年，科學家利用激光干涉方法探測到由于引力波引起的干涉條紋的變化，這是引力波存在的直接證據.關于激光，下列說法中正確的是(　　) A. 激光是自然界中某種物質直接發(fā)光產生的，不是偏振光 B. 激光相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉 C. 用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環(huán) D. 激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖象的信息 【答案】D 【解析】解：A、激光是人造光，也是偏振光，故A錯誤； B、激光相干性好，只有頻率相同的兩束激光才會發(fā)生干涉，故B錯誤； C、用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，故C錯誤； D、激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖象的信息，故D正確； 故選：D． 2. 兩個偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞白熾燈的前面以致沒有光通過.如果將其中的一個偏振片旋轉180°，在旋轉過程中，將會產生下述的哪一種現(xiàn)象(　　) A. 透過偏振片的光強先增強，然后又減弱到零 B. 透過偏振片的光強先增強，然后減弱到非零的最小值 C. 透過偏振片的光強在整個過程中都增強 D. 透過偏振片的光強先增強，再減弱，然后又增強 【答案】A 【解析】解：起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時，沒有光通過；偏振方向平行時，光強達到最大． 開始時放在一盞白熾燈的前面以致沒有光通過說明兩個偏振片相互垂直，當其中一個偏振片轉動180°的過程中，兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通過的光強先增強，然后又減小到零.故A正確，BCD錯誤； 故選：A． 3. 如圖所示，一束自然光通過起偏器照射到光屏上，則圖中光屏上不發(fā)亮的有(起偏器上用箭頭表示其透射方向)(　　) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】解：AB、自然光包含垂直傳播方向向各個方向振動的光，當自然光照射偏振光時能在屏上觀察到光亮； C、因為兩個偏振片已經相互垂直，因此自然光不能通過，所以屏上沒有光亮． D、兩個偏振片相互平行，則光屏上有亮光， 本題選圖中光屏上不發(fā)亮的，故選：C． 4. 下列說法正確的是(　　) A. 兩支鉛筆靠在一起，自然光從筆縫中通過后就成了偏振光 B. 偏振光可以是橫波，也可以是縱波 C. 因為激光的方向性好，所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D. 激光可以像手術刀一樣切除腫瘤 【答案】D 【解析】解：A、兩支鉛筆靠在一起，中間的縫遠遠地大于光的波長，因此，光從中通過時不會成為偏振光，故A錯誤 B、光是橫波，偏振光也是橫波，故B錯誤 C、激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C錯誤； D、醫(yī)學上利用激光切除腫瘤，主要是因為激光的方向性好，而且具有很高的能量.故D正確 故選：D 5. 光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是(　　) A. 一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光強度發(fā)生變化 B. 立體電影是利用了光的偏振現(xiàn)象 C. 日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰 D. 光學鏡頭上的增透膜是利用光的偏振現(xiàn)象 【答案】D 【解析】解：A、一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，當看到透射光的強度發(fā)生變化時，則說明光的振動方向與傳播方向相垂直.能反映光的偏振特性，故A能反映光的偏振特性； B、立體電影是利用了光的偏振現(xiàn)象.故B能反映光的偏振特性； C、在日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片，由于反射光太強，偏振光強，加偏振片可以將反射的偏振光過濾，使圖象清晰.故C能反映光的偏振特性； D、鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，而不是偏振現(xiàn)象，所以D不能反映光的偏振特性． 本題選擇不能反映光的偏振特性的，故選：D． 6. 夜晚，汽車前燈發(fā)出的強光將迎面駛來的汽車的司機照射得睜不開眼睛，影響行車安全.若將汽車前燈玻璃和汽車前窗玻璃都改用偏振玻璃，使雙方司機都看不見對方眩目的燈光，但能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體.所有的汽車前窗玻璃、前燈玻璃的透振方向應該是(　　) A. 前窗玻璃的透振方向是豎直的，前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，前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°，前燈玻璃的透振方向是斜向左上45° D. 前窗玻璃的透振方向和前燈玻璃的透振方向都是斜向右上45° 【答案】D 【解析】解：如果透振方向是豎直的話，那么回車時，兩車的光不能疊加相消，也就是對方車輛的光仍要照到自己，感到眼花． 若前窗玻璃的透振方向和前燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°，則對方車輛的光與自己前窗正好成90度，對方的光就通不過你的前窗射到你的眼，不會發(fā)生眼花.故D正確，ABC錯誤； 故選：D 7. 如圖，太陽光照射到偏振片P，在偏振片P和光屏之間有偏振片Q，則透過偏振片P的光的振動方向與光屏的明暗(　　) A. 是水平的，光屏上是明的 B. 是水平的，光屏上是暗的 C. 是豎直的，光屏上是明的 D. 是豎直的，光屏上是暗的 【答案】D 【解析】解：太陽光沿軸線通過照射到固定不動的偏振片P上，再通過與偏振片P垂直的偏振片Q，最后射到光屏，由于偏振片P與偏振片Q垂直，則光屏沒有亮度，而透過偏振片P的光的振動方向是豎直方向.故D正確，ABC錯誤； 故選：D． 二、多選題 8. 光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是(　　) A. 一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化 B. 一束自然光入射到兩種介質的分界面上，當反射光與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光 C. 日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰 D. 通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋 【答案】ABC 【解析】解：A、一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，當看到透射光的強度發(fā)生變化時，則說明光的振動方向與傳播方向相垂直.能反映光的偏振特性，故A正確； B、一束自然光入射到兩種介質的表面時，一定有反射光線.如果折射光線與反射光線垂直，反射光為偏振光.故B正確； C、在日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片，由于反射光太強，偏振光強，加偏振片可以將反射的偏振光過濾，使圖象清晰.故C正確； D、通過手指間縫隙觀察日光燈，看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，而不是偏振現(xiàn)象，所以D是錯誤． 故選：ABC． 9. 光學是物理學中一門古老科學，又是現(xiàn)代科學領域中最活躍的前沿科學之一，在現(xiàn)代生產、生活中有著廣泛的應用.下列有關其應用的說法中，正確的是(　　) A. 在圖甲中，利用光的干涉原來檢測物體表面的平整度 B. 在圖乙中，內窺鏡利用了光的折射原理 C. 在丙圖中，利用光的偏振原理實現(xiàn)電影的3D效果 D. 在丁圖中，超聲波測速儀利用波的衍射原理測汽車速度 【答案】AC 【解析】解：A、要檢查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的條紋是標準樣板的下表面和被檢查平面板的上表面的反射光干涉產生的，故A正確； B、圖乙中，內窺鏡利用了光的全反射原理，故B錯誤； C、在丙圖中，利用光的偏振原理實現(xiàn)電影的3D效果，故C正確； D、聲和光一樣能進行反射，反射到測速儀，測速儀接收，利用回聲測距的原理來工作的.故D錯誤； 故選：AC． 10. 如圖甲，可以用來測定半圓柱形玻璃磚的折射率n，O是圓心，MN是法線.一束單色光線以入射角i=30°由玻璃磚內部射向O點，折射角為r，當入射角增大到也為r時，恰好無光線從玻璃磚的上表面射出.讓該單色光分別通過寬度不同的單縫a、b后，得到圖乙所示的衍射圖樣(光在真空中的傳播速度為c).則下列說法正確的是 (　　) A. 此光在玻璃磚中的全反射臨界角為60° B. 玻璃磚的折射率n=2 C. 此光在玻璃磚中的傳播速度v=cn D. 單縫b寬度較大 E. 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 【答案】BCD 【解析】解：AB、根據折射定律有n=sinγsini由題知，玻璃磚的全反射臨界角等于C， 則有sinC=1n，結合i=30°， 解得n=2，C=45°，故A錯誤，B正確． C、光在玻璃磚中的傳播速度為v=cn=22c，故C正確． D、由乙圖知，單色光通過單縫a后衍射現(xiàn)象比較顯著，所以單縫a寬度較小，則縫b寬度較大.故D正確． E、偏振是橫波的特有現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，故E錯誤． 故選：BCD． 11. “假奶粉事件”發(fā)生后，國家加強了對奶粉的質量檢查.檢驗奶粉中的碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關，將α的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了.如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間，則下列說法中正確的是(　　) A. 到達O處光的強度不會明顯減弱 B. 到達O處光的強度會明顯減弱 C. 將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片B轉過的角度小于α D. 將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片A轉過的角度等于α 【答案】BD 【解析】解：A、B、偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會以傳播方向為軸線，旋轉一個角度θ，所以到達O處光的強度會明顯減弱，故A錯誤，B正確， C、偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會以傳播方向為軸線，旋轉一個角度α，所以到達O處光的強度會明顯減弱，將偏振片B轉動一個角度，使得O處光的強度最大，偏振片B轉過的角度等于α，故C錯誤； D、同理，將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片A轉過的角度等于α.故D正確． 故選：BD 12. 如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則(　　) 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轉過180°后，在P處將看到光亮 D. 以SP為軸將B轉過90°后，在P處將看到光亮 【答案】BD 【解析】解：A、由題意可知，人眼在P處看不到光亮，是因為偏振片A與偏振片B相互垂直，a光是自然光，經過偏振片后，b光是偏振光，故A錯誤，B正確； C、由上分析可知，當SP為軸將B轉過90°后，在P處將看到光亮，故C錯誤，D正確； 故選：BD 根據光的偏振現(xiàn)象，只要光的振動方向不與偏振片的狹逢垂直，都能有光通過偏振片． 題中另一側能觀察到光即可.同時自然光向各個方向發(fā)射，而偏振光則是向特定方向放射． 三、綜合題 13. (1)下列說法正確的是__________。 A.光波在介質中傳播的速度與光的頻率無關 B.雨后路面上的油膜形成的彩色條紋是由光的干涉形成的 C.楊氏雙縫干涉實驗中，當兩縫間的距離以及擋板和屏的距離一定時，紅光干涉條紋的相鄰條紋間距比藍光干涉條紋的相鄰約間距小 D.光的偏振特征說明光是橫波 E.狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 (2)在某介質中形成一列簡諧波，t=0時刻的波形如圖中的實線所示。若波向右傳播，零時刻剛好傳到A點，且再經過0.6s，P點也開始起振，求： (ⅰ)該列波的周期T； (ⅱ)從t=0時起到P點第一次達到波峰時止，O點對平衡位置的位移y0及其所經過的路程s0。 【答案】(1)BDE (2)解：(ⅰ)若波向右傳播，則波速v=xt=10m/s，由v=λT得：T=0.2s (ⅱ)當圖示時刻x=?0.5m處的振動傳到P點時，P點第一次達到波峰，此過程波傳播的距離s=7.5m 則由t=0到P點第一次到達波峰為止，經歷的時間 ?t=sv=0.75s=334T。 O點振動到波谷，位移y0=?2cm 故O點在t=0時的振動方向沿y軸正方向，經過?t=334T時間，位移y0=?2cm 經過的路程S0=1544A=0.3m 【解析】略 14. (1)下列說法正確的是________(填正確答案標號。) A.擺鐘偏快時可增長擺長進行校準 B.“和諧號”動車組高速行駛時，地面上測得其車廂的長度會明顯縮短 C.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度 D.甲、乙兩束光照射同一雙縫裝置時甲光的條紋間距較小，則在同一介質中乙光傳播得快 E.麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在 (2)為從軍事工事內部觀察外面的目標，在工事壁上開一長方形孔，如圖所示。設工事壁厚d=40cm，孔的寬度L=30cm，孔內嵌入折射率n=43的玻璃磚。 ⅰ.嵌入玻璃磚后，工事內部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少？(注：最大張角是指左右兩邊邊緣的入射光線所形成的夾角) ⅱ.要想使外界180°范圍內的景物全被觀察到，應嵌入多大折射率的玻璃磚？ 【答案】(1)ADE (2) 解：ⅰ.光路圖如右圖所示， 由幾何關系得： sinθ2=LL2+d2=35 解得：θ2=37° 由折射定律得n=sinθ1sinθ2 則sinθ1=45 解得：θ1=53° 則視野的最大張角θ=2θ1=106° ⅱ.為使外界180°范圍內的景物全被觀察到，則當θ1=90°時，θ2=37°應是光線在該玻璃磚中的臨界角，即 解得玻璃磚的折射率 【解析】(1) 【分析】 A.根據單擺的周期公式求解改變周長的方法； B.根據狹義相對論求解； C.根據光的偏振知識求解； D.根據光的干涉的知識進行求解； E.根據物理學史記憶進行求解。 本題考查的是單擺的周期公式，狹義相對論和光學的一些基層知識，難度不大。 【解答】 A.擺鐘偏快說明周期太小，應適當增大擺長，故A正確。 B.根據狹義相對性原理，在地面上測得高速行駛的動車組長度比在以相同速度運動的慣性系中測得的長度短，但由于動車組的速度遠小于光速，這個差別并不明顯，故B錯誤。 C.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，鏡頭上加上偏振片是為了減弱反射光的強度，使照片更加清晰，故C錯誤。 D.甲光條紋間距小，說明甲光的波長短，頻率高，在同一介質中傳播速度小，故D正確。 E.由物理學史可知麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，E正確。 故選ADE。 (2) 本題為光的折射和全反射在軍事上的應用，應作出光路圖，利用光學規(guī)律和幾何關系解答。 ⅰ.嵌入玻璃磚后，要使工事內部人員觀察到外界的視野張角的最大，必須在玻璃磚的下部一側觀察，畫出光路圖，由幾何知識求出最大的折射角，由折射定律求得最大的入射角，即可求得最大的張角。 ⅱ.為使外界180°范圍內的景物全被觀察到，入射角達到90°，折射角就等于臨界角，得到臨界角，由sinC=1n再求得折射率n。 15. (1)下列說法正確的是________ A.光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變小 B.做簡諧振動的物體，經過同一位置時，加速度可能不同 C.在受追振動中，驅動力的頻率不一定等于物體的固有頻率 D.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，要在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度 E.在波的傳播方向上兩相鄰的對平衡位置的位移始終相同的質點間距離等于波長 (2)如圖所示，AOB是由某種透明物質制成的1/4圓柱體的橫截面(O為圓心)，其折射率為2.今有一束平行光以45°的入射角射向柱體的OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出.設凡射到OB面的光線全部被吸收，也不考慮OA面的反射，求圓柱AB面上能射出光線的部分占AB表面的幾分之幾？ 【答案】(1)ACE (2)解：光路圖如圖所示： 折射率n=sinisinr，所以sinr=sin45°2=12，故r=30°∠BOD=30° 即從O點射入的光線射到D點，BD之間無光線射出，設該透明物質的臨界角為C，則sinC=12，解得∠C=45° 設從F點入射到E點的光線在AB面發(fā)生全反射，由幾何關系可知，∠FOE=15° 即從AE點之間的光線發(fā)生全反射，圓柱AB面上能射出光線的部分占AB表面 15°+30°90°=12，位置如圖中DE部分。 【解析】(1) 【分析】 雙縫干涉相鄰亮條紋間的距離滿足?x=Lλd；做簡諧振動的物體，經過同一位置時，加速度相同；在受追振動中，驅動力的頻率不一定等于物體的固有頻率，偏振片可以過濾反射光；在波的傳播方向上兩相鄰的對平衡位置的位移始終相同的質點間距離等于波長。 本題考查雙縫干涉、簡諧振動、受迫振動、光的偏振和波動傳播等知識，設計知識點較多，這就需要學生平時對積累，做題才能得心應手，基礎題。 【解答】 A.根據?x=Lλd知，將紅光改為紫光，波長變短，則相鄰亮條紋間距變小。故A正確； B.做簡諧振動的物體，經過同一位置時，加速度一定相同，故B錯誤； C.在受追振動中，驅動力的頻率不一定等于物體的固有頻率，故C正確； D.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，要在鏡頭前加裝一個偏振片，利用反射光是偏振光，則可以阻礙反射光通過，從而增加透射光的強度，故D錯誤； E.在波的傳播方向上兩相鄰的對平衡位置的位移始終相同的質點間距離等于波長，故E正確。 故選ACE。 (2) 本題是折射定律和幾何知識、全反射的綜合應用，正確地畫出光路圖是解決本題問題的關鍵。 畫出光路圖，當光線在AB弧面上發(fā)生全反射時，光線就不能從AB弧面射出，根據臨界角確定出光線在AB弧面上恰好發(fā)生全反射時的入射點，由幾何知識求解圓柱AB面上能射出光線的面積占AB表面積的幾分之幾。