4.5光的衍射 4.6光的偏振 激光 课后练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.5光的衍射 4.6光的偏振 激光 课后练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册 学号： 班级： 姓名： 一、单项选择题 1．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是 （　　） A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点 B．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息 C．激光测距利用了激光相干性好的特点 D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 2．用红光分别照射不同的单缝和双缝，所形成的图样分别如图甲、乙、丙所示．下列说法正确的是 （　　） A.甲、乙图样中的单缝可能与亮条纹垂直 B．甲图中的单缝比乙图中的单缝窄 C．丙图中相邻两亮条纹的中心间距与相邻两暗条纹的中心间距可能不相等 D．若仅将丙图对应实验中的红光换为绿光，则相邻两亮条纹的中心间距将变大 3．将a、b两偏振片分别放于两只眼睛的前方，a偏振片观察通过小孔进入室内的自然光，b偏振片观察光滑桌面反射来的自然光，同时转动偏振片．观察到光的情况 （　　） A．a的亮暗交替变化 B．b的亮暗交替变化 C．a、b的均亮暗交替变化 D．a、b的亮度保持不变 4．线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量．利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数．右图是该实验的装置示意图，挡光片a固定，挡光片b放置在待测金属棒上端，让激光通过a、b间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样．已知中央亮条纹宽度D、单缝宽度d、光的波长λ、缝到屏的距离L，满足关系式D＝λ.关于该实验，下列说法正确的是 （　　） A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹 B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大 C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大 D.其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小 5．用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到 （　　） A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 6．如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是 （　　） 　 　 7．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与对面灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施可行的是 （　　） A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的 B．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是竖直的 C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45° D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45° 二、多项选择题 8．两个激光器发出的激光a和b分别通过同一双缝干涉装置，a光相邻两亮条纹的间距大于b光．下列说法正确的是 （　　） A．a光和b光均具有高度相干性 B．a光在真空中传播速度大于b光 C．a光在水中的传播速度小于b光 D．分别用a光和b光通过同一单缝得到的衍射条纹中，用a光得到的中央亮纹更宽 9．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布．某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布．下列说法正确的是 （　　） 　 A．这位同学在缝屏上安装的是双缝 B．这位同学在缝屏上安装的是单缝 C．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝 D．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变小，应增大缝屏与光屏间的距离 10．如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，检偏器的透振方向与起偏器的相同．一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．关于这种温度计的工作原理，正确的说法是 （　　） A.到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大 B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小 C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小 D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大 三、非选择题 11．实验证明让一束太阳光入射到平静的水面上，如果入射角合适，其反射光线和折射光线是互相垂直的，且偏振方向也是互相垂直的偏振光．已知水的折射率为，求这一入射角为多少？ 12．如图所示为某种测量液体折射率装置的俯视图，该实验装置外侧是边长为L的正方体，过正方体中心O、垂直上下两面放置一衍射光栅，激光束垂直光栅平面打到O点，未加入液体时，零级衍射光束打在后壁上的O′点，一级衍射光束打到a点；加入液体后，一级衍射光束打到b点．已知O′a＝d1，O′b＝d2，衍射光栅一级衍射光束满足d sin i＝λ，其中d为光栅常数，i为衍射角（衍射光束与原光束传播方向的夹角），λ为光的波长，光在真空中的速度为c，求： （1）液体对激光的折射率； （2）加入液体后，光从发出到打到b点所需的时间． 4.5光的衍射 4.6光的偏振 激光 课后练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册 学号： 班级： 姓名： 一、单项选择题 1．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是 （　　） A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点 B．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息 C．激光测距利用了激光相干性好的特点 D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 解析：全息照片拍摄是利用了激光的频率单一相干性好能够产生明显的干涉，A错误；利用激光相干性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，B错误；激光测距利用了激光平行度好的特点，C错误；利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，D正确．故选D. 答案：D 2．用红光分别照射不同的单缝和双缝，所形成的图样分别如图甲、乙、丙所示．下列说法正确的是 （　　） A.甲、乙图样中的单缝可能与亮条纹垂直 B．甲图中的单缝比乙图中的单缝窄 C．丙图中相邻两亮条纹的中心间距与相邻两暗条纹的中心间距可能不相等 D．若仅将丙图对应实验中的红光换为绿光，则相邻两亮条纹的中心间距将变大 解析：甲、乙图样均为单缝衍射图样，单缝和条纹平行，A错误；甲图中心的亮条纹更宽，可知其对应的单缝更窄，B正确；丙图为双缝干涉实验图样，相邻两亮条纹的中心间距与相邻两暗条纹的中心间距相等， C错误；绿光的波长比红光短，则相邻两亮条纹的中心间距小，D错误．故选B. 答案：B 3．将a、b两偏振片分别放于两只眼睛的前方，a偏振片观察通过小孔进入室内的自然光，b偏振片观察光滑桌面反射来的自然光，同时转动偏振片．观察到光的情况 （　　） A．a的亮暗交替变化 B．b的亮暗交替变化 C．a、b的均亮暗交替变化 D．a、b的亮度保持不变 解析：a偏振片观察通过小孔进入室内的自然光，自然光经过 a偏振片后变为偏振光，当转动a偏振片时，光的强度不变，即当转动a偏振片时，a的亮度保持不变．由于自然光经过光滑桌面反射后，反射光为偏振光，当转动b偏振片时，光的强度发生变化，即当转动b偏振片时，b的亮暗交替变化．故选B. 答案：B 4．线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量．利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数．右图是该实验的装置示意图，挡光片a固定，挡光片b放置在待测金属棒上端，让激光通过a、b间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样．已知中央亮条纹宽度D、单缝宽度d、光的波长λ、缝到屏的距离L，满足关系式D＝λ.关于该实验，下列说法正确的是 （　　） A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹 B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大 C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大 D.其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小 解析：激光通过狭缝后在光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，A错误；根据D＝λ可知，其他实验条件不变，使用频率更大的激光，激光的波长更小，中央亮条纹宽度变小，B错误；根据D＝λ可知，其他实验条件不变，对金属棒加温，则单缝宽度d变小，中央亮条纹宽度变大，C正确；根据D＝λ可知，其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离L，则中央亮条纹宽度变大，D错误．故选C. 答案：C 5．用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到 （　　） A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 解析：立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，屏幕旋转90度后，左右镜片的透振方向也转动了90度，因此左边镜片变暗，右边镜片变亮．故选D. 答案：D 6．如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是 （　　） 　 　 解析：两台放映机采用正好垂直的偏振光进行放映，观众所戴的眼镜左、右镜片的透振方向也相互垂直．只有透振方向与偏振方向平行的镜片才能透过该束偏振光，所以两只镜片分别只能透过来自两部放映机中某一部的偏振光，而观众则能同时能获得两束带有不同信息的光线，在脑海中便能复合成立体感很强的场景，A、C、D错误，B正确．故选B. 答案：B 7．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与对面灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施可行的是 （　　） A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的 B．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是竖直的 C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45° D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45° 解析：若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光经物体反射后将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误；若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透进本车车窗内，却可以透进对面车的车窗内，C错误；若前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，则车灯发出的光经物体反射后可以透进本车车窗内，且不可以透进对面车的车窗内，D正确．故选D. 答案：D 二、多项选择题 8．两个激光器发出的激光a和b分别通过同一双缝干涉装置，a光相邻两亮条纹的间距大于b光．下列说法正确的是 （　　） A．a光和b光均具有高度相干性 B．a光在真空中传播速度大于b光 C．a光在水中的传播速度小于b光 D．分别用a光和b光通过同一单缝得到的衍射条纹中，用a光得到的中央亮纹更宽 解析：a光和b光分别通过双缝干涉装置均能形成稳定干涉条纹，所以a光和b光均具有高度相干性，A正确；各波长的光在真空中传播速度相等，B错误；由公式Δx＝λ可知，λa>λb，又由c＝λv，可知两光频率满足va<vb，频率大，在同一介质中折射率大，由n＝，可知a光在水中的传播速度大于b光，C错误；通过同一单缝得到的衍射条纹中，光波长越大，中央亮纹越大，所以用a光得到的中央亮纹更宽，D正确．故选AD. 答案：AD 9．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布．某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布．下列说法正确的是 （　　） 　 A．这位同学在缝屏上安装的是双缝 B．这位同学在缝屏上安装的是单缝 C．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝 D．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变小，应增大缝屏与光屏间的距离 解析：由图乙可知，条纹中间亮、两边窄，是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单缝，A错误，B正确；由Δx＝λ可知，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝，若要使干涉条纹的间距变小，应减小缝屏与光屏间的距离，D错误，C正确．故选BC. 答案：BC 10．如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，检偏器的透振方向与起偏器的相同．一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．关于这种温度计的工作原理，正确的说法是 （　　） A.到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大 B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小 C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小 D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大 解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小，A、C正确，B、D错误．故选A、C. 答案：AC 三、非选择题 11．实验证明让一束太阳光入射到平静的水面上，如果入射角合适，其反射光线和折射光线是互相垂直的，且偏振方向也是互相垂直的偏振光．已知水的折射率为，求这一入射角为多少？ 解析： 设入射角为θ1，折射角为θ2，反射角为θ1′，如图所示，由光的反射定律有θ1＝θ1′，根据光的折射率有n＝，根据题设条件有θ1＋θ2＝90°，sin θ2＝sin （90°－θ1）＝cos θ1，可得n＝＝tan θ1，解得θ1＝53°. 答案：53° 12．如图所示为某种测量液体折射率装置的俯视图，该实验装置外侧是边长为L的正方体，过正方体中心O、垂直上下两面放置一衍射光栅，激光束垂直光栅平面打到O点，未加入液体时，零级衍射光束打在后壁上的O′点，一级衍射光束打到a点；加入液体后，一级衍射光束打到b点．已知O′a＝d1，O′b＝d2，衍射光栅一级衍射光束满足d sin i＝λ，其中d为光栅常数，i为衍射角（衍射光束与原光束传播方向的夹角），λ为光的波长，光在真空中的速度为c，求： （1）液体对激光的折射率； （2）加入液体后，光从发出到打到b点所需的时间． 解析：（1）未加入液体前，一级衍射光束衍射角正弦值为sin i1＝＝＝，加入液体后，一级衍射光束衍射角的正弦值为sin i2＝＝＝，解得液体对激光的折射率为n＝＝.（2）加入液体后，光从发出到打到b点通过的路程为x＝＋，光在液体中的传播速度v＝，光从发出到打到b点所需时间t＝＝. 答案：（1） （2） 学科网（北京）股份有限公司 $