2019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.doc

1光的衍射、偏振、色散、激光光的衍射、偏振、色散、激光一、选择题一、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( )Ab 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？( )A0° B30° C60° D90°26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( )Aa 为红光，在玻璃中的传播速度小于 b 光Ba 为蓝光，在玻璃中的传播速度小于 b 光Cb 为红光，在玻璃中的传播速度小于 a 光Db 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at、bt，则:abtt等于( )AQQ: PP BPP: QQ COP: OQ DOQ: OP16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 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( )3A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 ，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 nB该光在真空中的波长为天 /n C该光的频率为 c/D该光的频率为 c/(从 n)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4B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 108 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m1tvA，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 v4.32×1014 Hz，它的频率宽度v8.0×109Hz让这束单色光由空气斜射到折射率 n2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】5一、选择题一、选择题 1 【答案】B 【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Lxd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hhn 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 D11 【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 D613 【答案】A、D 【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】7 80.2W2 10 W10WPtWW有总，32 10 J(1s)WP tt总总，10 0.2J2JW有，故 0.1%三、解答题三、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sin45 sinnr°，所以折射角为sin451arcsinarcsin302r °°n光在薄膜中的传播速率82.12 10 m/scvn（2）光在薄膜中经过的路程2 cosdsr，光通过薄膜所用时间2 cossdtvvr，当t 取最大值tm时，对应的薄膜厚度最大又因为m1tvA，所以m21 cosd vrv，解出2 mcos1.15 10 m2vrdv