内容正文:
第四章 光及其应用
6 光的衍射与偏振
7 激光
基础过关练
题组一 光的衍射现象
1.如图所示,通过用两个刀片组成的、宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时看到三个现象。在狭缝宽度逐渐变小过程中,所看到的三个图像的顺序可能是 ( )
A.a、b、c B.b、c、a
C.c、a、b D.b、a、c
2.(2024江苏射阳中学阶段测试)在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,在光屏上分别得到如图所示的四幅图样,以下说法正确的是 ( )
A.甲是双缝干涉图样,丁是“泊松亮斑”
B.乙是单缝衍射图样,丙是“泊松亮斑”
C.甲是双缝干涉图样,丁是小圆孔衍射图样
D.乙是双缝干涉图样,丙是小圆孔衍射图样
题组二 光的衍射现象的应用
3.我们经常看到路边施工处挂有红色的灯,除了红光容易引起人们的视觉反应外,这样做的另一个重要的原因是 ( )
A.红光比其他可见光更容易发生衍射
B.红光比其他可见光更容易发生干涉
C.红光比其他可见光频率更大
D.红光比其他可见光更容易发生反射
4.(2024广西桂林期末)抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下列叙述中正确的是 ( )
A.这里应用的是光的直线传播现象
B.这里应用的是光的干涉现象
C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗
D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细
题组三 光的衍射和光的干涉的比较
5.(多选题)(2025四川成都七中检测)关于光的干涉和衍射,下列说法正确的是 ( )
A.双缝干涉时,双缝间距越小,波长越小,相邻干涉条纹间距也一定越小
B.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
C.照相机镜头镀有增透膜,其作用是让各种色光都发生干涉相消,增强透射光
D.泊松亮斑是光的衍射现象,证明了光是一种波
6.(多选题)(2025四川资阳阶段检测)如图1所示,等腰三角形ABC为一棱镜的横截面,AB=AC;一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜,在BC边经过一次反射后从AC边射出,出射光被分成了不同颜色的甲、乙两束光。图2是这两束光分别通过相同的双缝和单缝装置后形成的图样,下列说法正确的是 ( )
A.甲光的波长比乙光的长
B.甲光在棱镜中的传播速度比乙光的小
C.图2中a是乙光的干涉图样
D.图2中c是甲光的衍射图样
题组四 光的偏振的理解与应用
7.(2024江苏盱眙中学等七校联考)用如图所示装置研究偏振现象,P1、P2是两块完全相同的圆形偏振片,A、B为观测点,A、B和两块偏振片的中心共线,且偏振片与AB连线垂直,两偏振片可绕AB连线转动,下列说法正确的是 ( )
A.固定P1,转动P2,则A、B处光强均发生变化
B.固定P2,转动P1,则A、B处光强均不发生变化
C.同时转动P1和P2,则A处光强不变,B处光强可能变化
D.同时转动P1和P2,则A、B处光强均发生变化
8.夏天柏油路面上的反射光是偏振光,其振动方向与路面平行。人戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的。镜片的透振方向应是 ( )
A.竖直的 B.水平的
C.斜向左上方45° D.斜向右上方45°
题组五 激光的特性及应用
9.(多选题)(2025山东青岛阶段检测)一段“电力局用激光炮修剪树枝”的视频曾在网络走红,图中机器名为便携式激光清障仪,上方的树枝经过激光照射后断裂。下列关于激光的说法正确的是 ( )
A.激光是频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波
B.激光修剪树枝是利用激光亮度高、能量大的特点
C.激光测距利用了激光相干性好的特点
D.光纤通信是利用了激光能被调制,可以用来传递信息的特点
10.某种激光雷达测距软件可以同时显示两列波形,当激光器发射激光时,在电脑液晶显示器上显示一个正的波形,而接收器接收到反射回来的光波时又会显示一个负的波形。某次实际测量时显示器上显示的图像如图所示,已知激光器每秒钟发射激光脉冲数为N=7.5×103个,被测物与测量者之间的距离小于10 km,c=3×108 m/s,则由图可求出被测物与测量者之间的距离为多少?
答案与分层梯度式解析
第四章 光及其应用
6 光的衍射与偏振
7 激光
基础过关练
1.D
2.A
3.A
4.D
5.BD
6.AD
7.C
8.A
9.ABD
1.D 在狭缝宽度较大时,光沿直线传播,出现图b的情况,随着狭缝宽度逐渐变小,变为衍射,且狭缝越窄,衍射现象越明显,故先后出现题图a、题图c,故D正确。
2.A 衍射图样与干涉图样的区别是:前者是中间明条纹亮且宽大,越向两侧条纹宽度越小,后者明暗条纹间距相等,由此可知题图甲是双缝干涉图样,题图乙是单缝衍射图样。单色光照射小圆孔做衍射实验时,中央较大的区域是亮的,周围是明暗相间的圆环,条纹间距也不相等,亮度向外逐渐变暗;而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点,亮度向外逐渐变亮,由此可知题图丙是小孔衍射图样,题图丁是“泊松亮斑”,故A正确,B、C、D错误。
方法技巧 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
(1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉条纹的宽度相同,而单缝衍射的条纹中央明条纹最宽,两侧的明条纹逐渐变窄;
(2)根据条纹的间距区分:双缝干涉条纹的间距是相等的,而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄;
(3)根据明条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央明条纹往两侧亮度变化很小,而单缝衍射条纹中央明条纹最亮,两侧的明条纹逐渐变暗。
3.A 红光的波长较长,频率较小,比其他可见光更容易发生衍射,更易被观察到,故选A。
4.D 当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长时,会发生明显的衍射,该装置应用的是光的衍射现象,如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细,D正确。
5.BD 双缝干涉时,根据干涉条纹间距公式Δx=λ,双缝间距d越小,波长λ越小,干涉条纹间距变化情况无法判断,A错误;雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的,属于薄膜干涉,B正确;当入射光照到照相机镜头时,如果从薄膜前后两表面反射来的两列光波的光程差恰好等于光的半波长的奇数倍,两列波便发生干涉相消,振动减弱,于是大大地增强了透射光的强度,达到增透的目的,但不能让各种色光都发生干涉相消,C错误;衍射现象是波特有的一种现象,泊松亮斑是光的衍射现象,证明了光是一种波,D正确。
6.AD 由题图1可知,乙光的折射角小,则折射率大,所以乙光的频率大,波长小,A正确;由n=可得,甲光在棱镜中的传播速度比乙光的大,B错误;双缝装置一定时,双缝干涉条纹间距与光的波长成正比,乙光的波长小,则乙光双缝干涉条纹间距小,故题图2中b是乙光的干涉图样,C错误;单缝装置一定时,光的波长越长,衍射图样中央亮条纹越宽,故题图2中c是甲光的衍射图样,D正确。
7.C 自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同,故无论是否转动P1,A处光强不变,故A、D错误;若转动P1,固定P2,当两偏振片的狭缝平行时,B处光强最大,当狭缝垂直时,B处光强最小,故B处光强变化,故B错误;同理同时转动P1和P2,B处光强可能变化,故C正确。
8.A 在日常生活中,发生在光滑的柏油路面、水面或其他类似平面上的镜面反射的“耀眼”太阳光,均是水平偏振光,如果使用透振方向竖直的太阳镜,反射的水平偏振光就不会进入人眼了,A正确。
9.ABD 激光具有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的特点,是人工产生的相干光,具有高度的相干性,A正确;激光修剪树枝是利用激光亮度高、能量大的特点,B正确;激光测距应用了激光方向性好的特点,C错误;光纤通信是应用激光覆盖波段宽且可调谐的特点对信号来进行调制,使其在光导纤维中进行信息传递,D正确。
10.答案 5 km
解析 发射相邻两个激光脉冲的时间间隔为
Δt1==×10-4 s
由题图可看出从发射激光到接收到反射脉冲所需的时间为
Δt2=Δt1=×10-4 s(n=0,1,2,3,…)
则被测物与测量者之间的距离为
d==×104 m(n=0,1,2,3,…)
由于d<10 km,所以n只能取0,可得d=5 km。
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