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  • 2021-05-27 发布

2020高中物理 第五章 光的波动性 光的衍射、偏振、色散、激光习题(提高篇)教科版选修3-4

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光的衍射、偏振、色散、激光 一、选择题 ‎1.如图所示,a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气,结果有相同的折射角,下列说法正确的是( ).‎ A.b在介质中的折射率比a大 B.若用b光做单缝衍射实验,要比用a时中央条纹更宽 C.用a更易观察到泊松亮斑 D.做双缝干涉实验时,用a光比用b光条纹间距更大 ‎2.如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样( ).‎ ‎3.如图所示的四种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往右排列,亮条纹的颜 色依次是( ).‎ A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫 ‎4.关于自然光和偏振光以下说法正确的是( ).‎ ‎ A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同 ‎ B.偏振光是在垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光 ‎ C.自然光透过一块偏振片后就成为偏振光,偏振光透过一块偏振片后又还原为自然光 ‎ D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 ‎5.如图所示,让自然光照射到P、Q两偏振片上,当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时,透射光的强度最弱?( ).‎ ‎ A.0° B.30° C.60° D.90°‎ 6‎ ‎6.水中同一深度排列着四个不同颜色的球.如果从水面上方垂直俯视各球,感觉最浅的是( ).‎ ‎ A.红球 B.黄球 C.绿球 D.紫球 ‎7.如图所示,一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上,经三棱镜折射后会聚于光屏M上的一点N,这两束单色光分别用a、b表示.对于这两束光的颜色以及在玻璃中的传播速度,下列说法中正确的是( ).‎ ‎ A.a为红光,在玻璃中的传播速度小于b光 ‎ B.a为蓝光,在玻璃中的传播速度小于b光 ‎ C.b为红光,在玻璃中的传播速度小于a光 ‎ D.b为蓝光,在玻璃中的传播整小于于a光 ‎8.如图所示,在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜,里面是空气,一束白光A从棱镜的左边射入,从棱镜的右边射出了发生了色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则( ).‎ ‎ A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光 ‎ B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光 ‎ C.从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光 ‎ D.从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光 ‎9.如图所示,一细束复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O点,经折射分为a、b两束光,分别由P、Q两点射出玻璃体.PP′、QQ′均与过O点的界面法线垂直.设光线a、b在玻璃体内穿行所用的时间分别为、,则等于( ).‎ ‎ A.QQ′: PP′ B.PP′: QQ′ C.OP′: OQ′ D.OQ′: OP′‎ ‎16.如图所示,a和b都是厚度均匀的平玻璃板,它们之间的夹角为,一细光束以入射角α从P0点射入,.已知此光束由红光和蓝光组成,则当光束透过b板后( ).‎ 6‎ ‎ A.传播方向相对于入射光方向向左偏转p角 ‎ B.传播方向相对于入射光方向向右偏转p角 ‎ C.红光在蓝光的左边 ‎ D.红光在蓝光的右边 ‎11.如图所示,一束白色光通过玻璃棱镜发生色散现象,下列说法正确的是( ).‎ ‎ A.红光的偏折最大,紫光的偏折最小 ‎ B.红光的偏折最小,紫光的偏折最大 ‎ C.玻璃对红光的折射率比紫光大 ‎ D.玻璃中紫光的传播速度比红光大 ‎12.如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂膜的铁丝圈,S是一点燃的酒精灯,往火焰上撒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的( ).‎ ‎13.激光发光功率为P,发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ,c表示光在真空中的速度,下列说法中正确的是( ).‎ ‎ A.该光在真空中的波长为nλ ‎ B.该光在真空中的波长为天λ/n C.该光的频率为c/λ ‎ D.该光的频率为c/(从nλ)‎ ‎14.关于激光的应用问题,下列说法中正确的是( ).‎ ‎ A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中进行传递信息 6‎ ‎ B.计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的 ‎ C.医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 ‎ D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 二、填空题 ‎15.霓虹是由空中的小水滴对日光的折射、色散、全反射的综合效应所形成的.通常可看到两道弓形彩带,里面一道叫虹,比较明亮;外面一道叫霓,较为暗淡,如图(a)所示.‎ ‎ (1)虹是阳光在水滴内经二次折射、一次全反射形成的,如图(b)所示,从内到外色序的排列是_______;‎ ‎ (2)霓是阳光在水滴内经二次折射、二次全反射形成的,如图(c)所示,从内到外色序的排列是_______.‎ ‎16.某脉冲激光器耗电功率2×103 W,每秒输出10个光脉冲,每个光脉冲输出的时间为10-8 s,携带的能量为0.2 J,每个光脉冲的功率为________W,该激光器将电能转化为激光能量的效率为________.‎ 三、解答题 ‎17.一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”,实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率v是它的中心频率,它所包含的频率范围是△v(也称频率宽度),让单色光照射到薄膜表面,一部分从前表面反射回来(这部分称为甲光),其余的进入薄膜内部,其中的一小部分从薄膜后表面反射回来,并从前表面射出(这部分称为乙光)。甲、乙这两部分光叠加而发生干涉,称为薄膜干涉.乙光比甲光相比,要多在薄膜中传播一小段时间△t.理论和实践都证明,能观察到明显的干涉现象的条件是:△t的最大值△tm与△v的乘积近似等于1,即只有满足,才会观察到明显的稳定的干涉现象.‎ 已知某红宝石激光器发出的激光v=4.32×1014 Hz,它的频率宽度△v=8.0×109Hz.让这束单色光由空气斜射到折射率n=的薄膜表面,射入时与薄膜表面成45°角,如图所示.‎ ‎ (1)求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速率.‎ ‎ (2)估算在上图所示的情景下,能观察到明显稳定的干涉现象的薄膜的最大厚度dm.‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1.【答案】B 6‎ ‎【解析】由题可知,a光的折射率大,故A项错误;a、b两光a光的频率高,即a光波长小于b光波长,故B项正确,C、D两项错误.‎ ‎2.【答案】B ‎3.【答案】B ‎【解析】从题中图样可以看出从左数1、3为干涉图样,由可知,左数第一个为红光的干涉图样,第3个为蓝光的干涉图样,2、4为衍射图样,第4图衍射明显,故4应为黄光的衍射图样,故应选B项.‎ ‎4.【答案】B、D ‎【解析】太阳光、灯光是自然光.‎ ‎5.【答案】D ‎【提示】两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强,两偏振片透振方向垂直时几乎没有偏振光透过.‎ ‎6.【答案】D ‎【解析】设球的实际深度为h,人感觉的深度为h′,根据视深公式可知,由于水对紫光的折射率最大,故紫球看起来最浅,故选D.‎ ‎7.【答案】B ‎8.【答案】B ‎【解析】光从左边界面入射后,发生折射现象,此时光从光密介质射向光疏介质,由于水对紫光的折射率比对红光的大,所以在入射角相同的情况下,折射角不同,紫光的折射角大于红光,故a为紫光,b为红光.‎ ‎9.【答案】A ‎10.【答案】D ‎【解析】光线通过玻璃板后,方向不变但发生侧向位移,光频率越高,折射率越大,侧向位移越大.红光频率小于蓝光,所以蓝光侧向位移大,第一次透过玻璃板a后红光位于蓝光右边(如图所示),当光线射到b上时,由于,由几何关系知光线从法线左侧入射.侧移情况与a相似,红光仍在蓝光右边,且两者间距加大,故选D.‎ ‎11.【答案】B ‎12.【答案】D ‎【解析】酒精灯发出的光在肥皂膜前后两个表面上反射后叠加,形成干涉图样,两列反射光叠加时的光程差与肥皂膜的厚度有关,相同厚度处光程差相同,而同一条明条纹(或暗条纹)上光程差也相同,肥皂膜竖起时同一水平线的膜厚度相同.故肥皂膜上的明(暗)条纹是一些水平的平行直线,即正确答案为D.‎ ‎13.【答案】A、D 6‎ ‎【解析】注意光从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化,对激光也是一样.由于速度变化的原因,波长会相应变化,对同一频率的光它在真空中的波长应大于在介质中的波长.‎ ‎14.【答案】C ‎【解析】由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性,A项错误.计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好,B项错误.医疗中的激光“光刀”利用了激光的高亮度的特点,C项正确.激光测距利用激光的平行性好,D项错误.‎ 二、填空题 ‎15.【答案】(1)紫到红 (2)红到紫 ‎【解析】根据光的折射现象和色散知,太阳光经过水滴的光路图如图所示.所以(1)问正确答案是紫到红.‎ ‎ 同理可分析(2)的正确答案是红到紫.‎ ‎16.【答案】2×107 0.1%‎ ‎【解析】.‎ ‎ ,,‎ ‎ ,故η=0.1%.‎ 三、解答题 ‎17.【答案】见解析 ‎【解析】(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r,根据折射定律有,‎ 所以折射角为.光在薄膜中的传播速率.‎ ‎ (2)光在薄膜中经过的路程,光通过薄膜所用时间,当△t取最大值△tm时,对应的薄膜厚度最大.又因为,所以,解出.‎ 6‎