2024-2025学年新教材高中物理第四章光5-6光的衍射光的偏振激光课时检测含解析新人教版选择性必修1

PAGE6-光的衍射光的偏振激光(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．在视察光的衍射现象的试验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝(灯管和灯丝都要平行于狭缝)，可以看到()A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧形条纹C．彩色的直条纹 D．彩色的弧形条纹【解析】选C。白炽灯发出的是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的衍射条纹间距不同，各单色光相互叠加，成为彩色直条纹。2．对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是()A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D．光的衍射现象说明白光具有波动性【解析】选C。产生明显衍射现象的条件是光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多或相差不大，故A正确；光的衍射现象是光绕过障碍物进入障碍物的几何阴影的现象，是光波相互叠加的结果，故B正确；光的直线传播是近似规律，光的衍射现象并没有否定光的直线传播的结论，故C错误；衍射是波特有的性质，光的衍射现象说明白光具有波动性，故D正确；本题选择不正确的，故选C。3．在视察光衍射的试验中，分别视察到如图甲、乙所示清楚的明暗相间图样，图中黑线为暗纹，那么障碍物应是()A.乙图对应的是很小的不透亮圆板B．甲图对应的是很大的不透亮圆板C．乙图对应的是中间有大圆孔的不透亮挡板D．甲图对应的是中间有小三角形孔的不透亮挡板【解析】选A。用光照耀很小的不透亮圆板时后面出现一亮点，即为泊松亮斑的衍射图样，正好是乙图所对应的图样，故A正确，C错误；用光照耀很大的中间有小圆孔的不透亮挡板时是明暗相间的衍射图样，即为圆孔衍射图样，即甲图所对应的图样，故B、D错误。4．全息照相在拍摄过程中，应用了激光的什么特点()A．干涉 B．衍射C．偏振 D．直线传播【解析】选A。在拍摄全息相片时，同一束激光分为两部分，一部分干脆照耀究竟片上，另一部分通过拍摄物反射究竟片上，在底片上发生干涉，底片记录下干涉条纹，因此应用了激光的干涉原理。5．如图所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光，经过单缝的衍射图样。则下列说法正确的是()A.在真空中，a光的波长比b光小B．在同一介质中传播，a光的传播速度比b光小C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射【解析】选C。由衍射图样可知，甲的中心亮纹宽，故a光的波长大，故A错误；由A项解析可知，a光的波长大，在同一介质中，波速小，故B错误；双缝干涉试验，相邻的亮纹间距和波长成正比，所以b光相邻的亮纹间距小，在光屏上面的亮纹的条数多，故C正确；当两束光从空气中射向玻璃时，是从光疏介质射入光密介质，不满意全反射条件，故D错误。6．光的偏振现象说明光是横波。下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生改变B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清楚D．通过手指间的缝隙视察日光灯，可以看到彩色条纹【解析】选D。A、B、C都与光的偏振这一特性有关，A、B、C都不能选；通过手指间的缝隙视察日光灯看到彩色条纹是由于光的衍射形成的，与偏振无关，应选D。二、非选择题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)7．(6分)2024年暑假期间，有同学打算观看3D电影《哪吒之魔童降世》，观看3D电影时观众必需戴上特别的眼镜才能获得最佳欣赏效果，这种眼镜是利用了光的____________(选填“衍射”“干涉”或“偏振”)原理。【解析】3D电影在放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必需戴上特别的眼镜才能获得最佳欣赏效果，这种眼镜是利用了光的偏振原理。答案：偏振8．(18分)用一单色光源垂直照耀带有小孔的不透亮光屏，下列几种状况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？(1)小孔的直径为1cm；(2)小孔的直径为1mm；(3)小孔的直径为0.5μm。【解析】小孔的直径大小确定屏上的现象。当孔的直径较大，比光的波长大得多时，光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相比时，光的衍射现象明显。(1)当小孔的直径为1cm时，在光屏上只能看到与小孔形态相同的亮斑。这是光沿直线传播的结果。(2)当小孔的直径为1mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像。这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果。(3)当小孔的直径为0.5μm时，在光屏上能看到衍射条纹。这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生明显衍射的结果。答案：见解析(15分钟40分)9．(5分)一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝拦住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些B．与原来不相同的明暗相间的条纹，而中心亮条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的亮条纹D．无条纹，只存在一片红光【解析】选B。双缝为相干光源的干涉，单缝为光的衍射，且干涉和衍射的图样不同。衍射图样和干涉图样的异同点：中心都出现亮条纹，但衍射图样中心亮条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹，干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹，且亮度渐渐减弱，所以本题正确选项为B。10．(5分)(多选)如图所示，一束自然光通过起偏振器照耀到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏振器上用箭头表示其透射方向)()【解析】选A、B、D。自然光通过起偏振器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏振器的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，所以A、B、D正确。11．(5分)如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照耀到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上的光的亮度改变状况，下列说法正确的是()A.光屏N上光的亮度保持不变B．光屏N上光的亮度会时亮时暗C．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动D．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线【解析】选B。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照耀到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏上没有亮度，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。故A错误、B正确；该过程中不行能出现光的衍射现象，所以光屏上不行能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线，故C错误、D错误。12．(5分)如图，用激光照耀直径小于激光束的不透亮圆盘，例如小分币，我们可以在光屏上看到的图样为下列图中的()【解析】选B。当用激光照耀直径小于激光束的不透亮圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的四周是明暗相间的环状衍射条纹。这就是泊松亮斑，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。故B正确，A、C、D错误。13．(10分)利用如图所示装置，可以在光屏上视察到明暗相间的条纹，这是光的________现象，若保持单缝到光屏的距离不变，调整单缝的缝宽，则屏上明暗相间的条纹间距将随单缝宽度的减小而________(选填“增大”“减小”或“不变”)。【解析】光传播到障碍物后面的区域，由于是单缝不行能发生两列光的叠加，故只能发生衍射现象。发生明显衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长还小，故单缝宽度越小越简单发生衍射现象，故缝越小，条纹间距越大。答案：衍射增大14．(10分)应用激光平行度好的特性，可以精确地测量距离，对准目标放射一个极短的激光脉冲，测量放射脉冲与收到的反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离。若在地球上向月球放射一个激光脉冲，测得从放射到收到反射脉冲所用的时间为2.56s，则月球到地球的距离大约是多少？(已知光在真空中的传播速度c＝3×108m/s)【解析】真空中的光速c＝3.0×108m/s，从放射脉冲到收到反射脉冲所用时间t＝2.56s，月球到地球的距离为l＝eq\f(1,2)ct＝eq\f(1,2)×3.0×108×2.56m＝3.84×105km。答案：3.84×105km【补偿训练】关于光的衍射，下列说法正确