2024-2025學年新教材高中物理第5章光的干涉衍射和偏振4光的偏振5激光與全息照相練習含解析魯科版選擇性必修1

PAGE7-光的偏振激光與全息照相(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.如圖所示,兩光屏間放有兩個透振方向相互平行的偏振片,現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到偏振片P上,再通過偏振片Q,現(xiàn)以光的傳播方向為軸使偏振片P由圖示位置旋轉(zhuǎn)90度,下列說法正確的是 ()A.MN間為偏振光B.PQ間為自然光C.PQ間的光線亮度漸漸變暗D.光屏N上的亮線漸漸變暗【解析】選D。MP間為自然光,經(jīng)過偏振片P后變?yōu)槠窆?因此PN間為偏振光,故A、B錯誤;由于自然光沿著各個方向振動的光波的強度都相同,因此經(jīng)過偏振片P后,使偏振片P由圖示位置旋轉(zhuǎn)90度的過程中,PQ間的光線亮度不變,故C錯誤;自然光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到偏振片P上,使偏振片P由圖示位置旋轉(zhuǎn)90度的過程中,當偏振片P與偏振片Q垂直時,光屏沒有亮度,則光屏上光的亮度漸漸變暗,故D正確。故選D。2.下列說法正確的是 ()A.用光導纖維傳播信號是利用了光的全反射B.光學鏡頭上的增透膜利用了光的衍射現(xiàn)象C.偏振光可以是橫波,也可以是縱波D.雨后天晴,公路上的油膜在陽光照射下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象是光的衍射現(xiàn)象【解析】選A。用光導纖維傳播信號是利用了光的全反射,選項A正確;光學鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象,選項B錯誤;偏振光只能是橫波,不行以是縱波,選項C錯誤;雨后天晴,公路上的油膜在陽光照射下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象是光的干涉現(xiàn)象,選項D錯誤。故選A。3.(多選)對于激光的相識,以下說法正確的是 ()A.一般光源發(fā)出的光都是激光B.激光是自然界普遍存在的一種光C.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光D.激光已經(jīng)深化我們生活的各個方面【解析】選C、D。一般光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的,而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的,并且滿意相干條件,所以激光與一般光源發(fā)出的光有著本質(zhì)的區(qū)分,A項不合題意;激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光,要通過人工特地制得,所以并不是在自然界中普遍存在的,B項不合題意,C項符合題意;在日常的生產(chǎn)、生活中許多方面都用到了激光,D項符合題意。4.有關(guān)光的應(yīng)用,下列說法不正確的是 ()A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)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B.光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象C.用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現(xiàn)象D.在光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理【解析】選A。拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,在鏡頭前加一個偏振片減弱反射光的強度,故A錯誤;增透膜是利用薄膜干涉,故B正確;用三棱鏡視察白光,由于三棱鏡對不同色光的折射率不同,進出三棱鏡的偏折角度不同,出現(xiàn)了不同色光的色散,故C正確;光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理,故D正確?！狙a償訓練】準分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光刀,可用于近視眼的治療。用這樣的激光刀對近視眼進行手術(shù),手術(shù)時間短、效果好、無苦痛。關(guān)于這個治療,以下說法中錯誤的是 ()A.近視眼是物體成像在眼球中的視網(wǎng)膜的前面,使人不能看清物體B.激光具有很好的方向性,用激光刀可以在特別小的面積上對眼睛進行手術(shù)C.激光治療近視眼手術(shù)是對視網(wǎng)膜進行修復D.激光治療近視眼手術(shù)是對角膜進行切削【解析】選C。激光手術(shù)是物理技術(shù)用于臨床醫(yī)學的最新成果。人的眼睛是一個光學成像系統(tǒng),角膜和晶狀體相當于一個凸透鏡,物體通過凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上,人就能看清晰物體。當角膜和晶狀體組成的這個凸透鏡的焦距比較小,物體成像在視網(wǎng)膜的前面時,人就不能看清物體,這就是近視眼,A對;激光具有很好的方向性,用激光刀可以在特別小的面積上對眼睛進行手術(shù),B對;激光手術(shù)不是修復視網(wǎng)膜,而是對角膜進行切削,變更角膜的形態(tài),使眼球中的凸透鏡的焦距適當變大,物體經(jīng)過角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上,C錯,D對。5.(多選)旋光儀可以用來測量糖溶液的濃度,從而測定含糖量。其原理是: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(zhuǎn)一個角度θ,這一角度稱為“旋光角”,θ的值與糖溶液的濃度有關(guān)。將θ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(zhuǎn)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處光的強度會明顯減弱B.到達O處光的強度不會明顯減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度,使得O處光強度最大,偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于θD.若使O處光強度再次最大,偏振片A、B均需轉(zhuǎn)過θ角【解析】選A、C。偏振片只能讓肯定偏振方向的光通過,沒有樣品時,要使到達O處的光最強,偏振片A、B的透光方向應(yīng)相同;當放入樣品時,由于樣品的“旋光角”是θ,光線經(jīng)過樣品后偏振方向不再與B的透光方向平行,故到達O處光的強度會明顯減弱,A符合題意,B不符合題意;偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于θ,并與偏振光的方向平行時,光到達O處的強度將再次最大,C符合題意;偏振片A、B均轉(zhuǎn)過θ角后,兩偏振片平行,與偏振光的方向不平行,所以O(shè)處光強度不會再次最大,D不符合題意。6.(多選)下列說法正確的是 ()A.自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象,而偏振光卻不能B.拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以減弱反射光的強度C.在利用棱鏡全反射中,假如在反射面涂上性能良好的反光物質(zhì),在全反射時其反射率會更高D.從太陽、蠟燭等一般光源干脆發(fā)出的光是自然光【解析】選B、D。振動沿各個方向勻稱分布的光是自然光,而振動沿著特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射,故選項A錯誤;拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以減弱反射光的強度,故選項B正確;在利用棱鏡全反射中,假如在反射面涂上性能良好的反光物質(zhì),在全反射時也不會提高反射率,故選項C錯誤;從太陽、蠟燭等一般光源干脆發(fā)出的光是自然光,故選項D正確。二、非選擇題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(16分)奶粉中碳水化合物(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(zhuǎn)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(guān),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(zhuǎn)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。(1)偏振片A的作用是______________。

(2)偏振現(xiàn)象證明白光是一種________。

(3)以下說法中正確的是________。

A.到達O處光的強度會明顯減弱B.到達O處光的強度不會明顯減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度,使得O處光強度最強,偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD.將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度,使得O處光強度最強,偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α【解析】(1)偏振片A的作用是把自然光變成偏振光;(2)偏振現(xiàn)象證明白光是一種橫波;(3)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(zhuǎn)一個角度α,所以到達O處光的強度會明顯減弱,故A正確,B錯誤;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(zhuǎn)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(zhuǎn)動一個角度,使得O處光的強度最大,偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于α,故C正確;同理,將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度,使得O處光強度最大,偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α,故D正確。答案:(1)把自然光變成偏振光(2)橫波(3)A、C、D8.(18分)一束光由真空入射到平面玻璃上,當其折射角為30°時,反射光恰好產(chǎn)生完全偏振,則玻璃的折射率為多大?【解析】設(shè)入射角為i,折射角為r,由題意可知,要使反射光完全偏振,須要折射光線與反射光線垂直,所以i+r=,依據(jù)折射定律:n=====。答案:(15分鐘·30分)9.(6分)(多選)下列說法正確的是 ()A.全息照相主要是利用了光的干涉現(xiàn)象B.單反相機的增透膜利用了光的偏振現(xiàn)象C.用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用了光的干涉D.障礙物的尺寸比光的波長大得多時,肯定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象【解析】選A、C。全息照相主要是利用了一束光分成兩束頻率相同的光干涉進行成像的,選項A正確;增透膜利用了光的干涉原理,利用膜的前、后兩個表面產(chǎn)生的反射光,發(fā)生干涉相消,阻擋反射來增加投射的目的,選項B錯誤;用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用了光學器件上上、下表面反射光的干涉來檢測的,選項C正確;障礙物的尺寸比光的波長大得多時,也會發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是不明顯而已,選項D錯誤。故選A、C。10.(6分)(多選)下列說法中正確的是 ()A.觀看3D電影時,所佩戴的眼鏡利用了光的衍射原理B.軍隊士兵過橋時運用便步,是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象C.光纖通信利用了光的全反射原理D.用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振【解析】選B、C。立體電影是利用了光的偏振現(xiàn)象,故A錯誤;軍隊士兵過橋時運用便步,是防止行走的頻率與橋的頻率相同時,橋發(fā)生共振現(xiàn)象,故B正確;光導纖維利用的是光的全反射原理,依據(jù)產(chǎn)生全反射的必要條件:光必需從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),可知,光導纖維的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大,故C正確;用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用了薄膜干涉,故D錯誤。11.(6分)(多選)下列選項中關(guān)于中學物理教材上插圖的說明正確的是 ()A.圖1中彎曲的有機玻璃棒能導光說明有機玻璃的折射率大于四周空氣B.圖2中電子表的液晶顯示屏用到了偏振光C.圖3中全息照片的拍攝利用了光的衍射原理D.圖4中的彩色條紋是白光的單縫衍射條紋【解析】選A、B。依據(jù)全反射條件,有機玻璃應(yīng)為光密介質(zhì),折射率大于空氣,故A正確;電子液晶屏的顯示利用了光的偏振原理,故B正確;全息照相利用了光的干涉,故C錯誤;亮條紋間距幾乎相等,是白光的雙縫干涉圖樣,故D錯誤。故選A、B?！狙a償訓練】對下列現(xiàn)象說明錯誤的是 ()A.圖甲的原理和光導纖維傳送光信號的原理一樣B.圖乙的原理和門鏡(透過門鏡可以看到門外較寬敞的范圍)的原理一樣C.圖丙的原理和照相機鏡頭表面涂上增透膜的原理一樣D.圖丁的原理和用標準平面檢查光學平面的平整程度的原理一樣【解析】選D。光導纖維傳送光信號和空中樓閣,都是全反射現(xiàn)象的原理,選項A正確;雨后彩虹的形成和門鏡原理都是利用光的折射原理,選項B正確;彩色的肥皂泡和照相機鏡頭表面涂上增透膜都是利用光的干涉現(xiàn)象,選項C正確;用標準平面檢查光學平面的平整程度的原理是利用光的干涉,而立體電影則是利用光的偏振原理,故選項D錯誤。12.(12分)一種紅寶石激光器放射的激光是不連續(xù)的一道道閃光,每道閃光稱為一個光脈沖,若這種激光器光脈沖的持續(xù)時間為1.0×10-11s,波長為694.3nm,放射功率為1.0×1010W。(1)每列光脈沖的長度是多少?(2)用紅寶石激光照射皮膚色斑,每1cm2汲取能量