2024-2025學(xué)年高中物理第五章光的波動性3-4光的衍射與偏振激光課時評價含解析教科版選修3-4

PAGE6-光的衍射與偏振激光(40分鐘100分)一、選擇題(本題共6小題,每題7分,共42分)1.(2024·綿陽高二檢測)在視察光的衍射現(xiàn)象的試驗中,通過緊靠眼睛的游標卡尺測量爪形成的狹縫,觀看遠處的線狀白熾燈絲(燈管或燈絲都要平行于狹縫),可以看到 ()A.黑白相間的直條紋B.黑白相間的弧形條紋C.彩色的直條紋D.彩色弧形條紋【解析】選C。白熾燈發(fā)出的是復(fù)色光,其中各種色光的波長不同,產(chǎn)生的衍射條紋間距不同,各單色光相互疊加,成為彩色直條紋?！炯庸逃?xùn)練】(多選)在用單色平行光照耀單縫視察衍射現(xiàn)象的試驗中,下列說法正確的是 ()A.縫越窄,衍射現(xiàn)象越顯著B.縫越寬,衍射現(xiàn)象越顯著C.照耀光的波長越長,衍射現(xiàn)象越顯著D.照耀光的頻率越高,衍射現(xiàn)象越顯著【解析】選A、C?？p的寬度越接近光波的波長,衍射越顯著,縫越窄,越接近光的波長,A正確,B錯誤;光波的波長越長,越接近縫的寬度,衍射越顯著,C正確;光的頻率越高,波長越小,衍射越不顯著,D錯誤。故選A、C。2.(多選)(2024·廣元高二檢測)圖為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣,則 ()A.甲為紅光的衍射圖樣B.乙為紫光的干涉圖樣C.丙為紅光的衍射圖樣D.丁為紫光的干涉圖樣【解析】選B、C。當(dāng)單色光通過雙縫時形成的干涉圖樣為等間距的,而通過單縫時的圖樣是中間寬、兩邊窄的衍射圖樣,因此甲、乙為干涉圖樣,而丙、丁為衍射圖樣。由于紅光的波長較長,干涉圖樣中相鄰條紋間距較大,而紫光的波長較短,干涉圖樣中相鄰條紋間距較小,因此選項B正確;單縫衍射條紋中心最亮且最寬,光的波長越長,中心亮紋越寬,所以丙為紅光的衍射圖樣,丁為紫光的衍射圖樣,所以C正確。【總結(jié)提升】如何分析干涉、衍射圖樣在分析干涉、衍射圖樣時,主要留意圖樣條紋寬度的狀況:若條紋寬度相等,則是干涉條紋;若中間條紋最寬,兩邊越來越窄,則是衍射條紋。3.準分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光刀,可用于進行近視眼的治療。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(fù)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(xué)的最新成果。人的眼睛是一個光學(xué)成像系統(tǒng),角膜和晶狀體相當(dāng)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(dāng)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(fù)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(dāng)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。4.(多選)如圖所示,甲、乙、丙、丁四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣。分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是 ()A.甲、乙是光的干涉圖樣B.丙、丁是光的衍射圖樣C.形成甲圖樣光的波長比形成乙圖樣光的波長短D.形成丙圖樣光的波長比形成丁圖樣光的波長短【解析】選A、B。由圖樣可得甲和乙是等間距的,丙和丁是不等間距的且中間最寬,所以甲和乙是干涉條紋,丙和丁是衍射條紋,故選項A、B正確;其中甲比乙的條紋間距大,故形成甲圖樣光的波長比形成乙圖樣光的波長長,故選項C錯誤;丙比丁的條紋間距大,形成丙圖樣光的波長比形成丁圖樣光的波長長,故選項D錯誤。5.(2024·宜賓高二檢測)如圖所示,白熾燈的右側(cè)依次放置偏振片P和Q,A點位于P、Q之間,B點位于Q右側(cè),旋轉(zhuǎn)偏振片P,A、B兩點光的強度變更狀況是 ()A.A、B均不變B.A、B均有變更C.A不變,B有變更D.A有變更,B不變【解析】選C。旋轉(zhuǎn)偏振片P,A處得到的是強度始終相同的偏振光,偏振光再經(jīng)過偏振片Q,在B處的光強隨著P的轉(zhuǎn)動而變更,當(dāng)Q的透振方向與經(jīng)過P的偏振光的振動方向垂直時,B處的光強最弱,選項C正確。6.夜晚,汽車前燈發(fā)出的強光將迎面駛來的汽車司機照耀得睜不開眼睛,嚴峻影響行車平安。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃,使射出的燈光變?yōu)槠窆?同時汽車前窗玻璃也采納偏振玻璃,其透振方向正好與燈光的振動方向垂直,但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體,假設(shè)全部的汽車前窗和前燈玻璃均按要求設(shè)置,反射光不變更振動方向。下面的措施中可行的是 ()A.前窗玻璃的透振方向是豎直的,車燈玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是豎直的,車燈玻璃的透振方向是豎直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°【解題指南】解答本題時應(yīng)理解以下兩點:(1)題目所說的“前窗玻璃的透振方向”和“車燈玻璃的透振方向”都是指同一輛車的車燈和前窗玻璃。(2)左和右都是對各自司機本身而言的?！窘馕觥窟xD。如A選項所述情景,會使自己發(fā)出的光反射回來與前窗的透振方向垂直,自己看不到反射回來的光,即看不清所照亮的物體;如B、C選項所述情景,會使對方的車燈光與自己的前窗玻璃的透振方向相同,被對方的燈光照得睜不開眼睛;如D選項所述情景,會使對方車燈的光與自己車窗的透振方向垂直,這樣避開了對方強光的照耀,自己車燈反射回來的光與自己車窗玻璃的透振方向相同,又能看到反射回來的光。二、非選擇題(18分,要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位。)7.如圖所示是通過游標卡尺兩測量腳間的狹縫視察白熾燈線光源時所拍下的四張照片。(1)試通過圖樣分析四張照片對應(yīng)的兩測量腳間的寬度大小關(guān)系。(2)試說明照片丁中中心條紋的顏色及成因。【解析】(1)從四張照片的單縫衍射圖樣可以看出,由圖甲到圖丁,衍射現(xiàn)象越來越明顯,說明兩測量腳間的狹縫越來越小,因此由圖甲到圖丁四張照片對應(yīng)的兩測量腳間的寬度越來越小。(2)圖丁中中心條紋的顏色為白色,因為各種色光在屏中心均為亮條紋,七色光疊加后,中心條紋即為白色。答案:(1)從圖甲到圖丁越來越小(2)見解析8.(5分)(多選)在單縫衍射中,下列說法中正確的是 ()A.將入射光由黃色換成綠色,衍射條紋間距變窄B.使單縫寬度變小,衍射條紋間距變窄C.換用波長較大的光照耀,衍射條紋間距變寬D.增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬【解析】選A、C、D。當(dāng)單縫寬度肯定時,波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,即偏離直線傳播的路徑越遠,條紋間距也越大;當(dāng)光的波長肯定時,單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,條紋間距也越大;光的波長肯定,單縫寬度也肯定時,增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距也會變寬,故選項B錯誤,選項A、C、D正確。9.(5分)(多選)(2024·巴中高二檢測)如圖所示,一束自然光通過起偏器照耀到光屏上,則圖中光屏上發(fā)亮的有(起偏器上用箭頭表示其透射方向) ()【解析】選A、B、D。自然光通過起偏器后成為偏振光,當(dāng)偏振光的振動方向與起偏器的透振方向平行時能夠通過,否則不能通過,所以A、B、D正確。10.(10分)(2024·南充高二檢測)某同學(xué)自己動手制作如圖所示的裝置視察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫屏,整個裝置位于一暗箱中,試驗過程如下:(1)該同學(xué)用一束太陽光照耀A屏?xí)r,屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋;移去B后,在屏上出現(xiàn)不等間距條紋,此條紋是由于產(chǎn)生的。

(2)移去A后,遮住縫S1或縫S2中的任一個,C上均出現(xiàn)一窄亮斑。出現(xiàn)以上試驗結(jié)果的主要緣由是。

【解析】(1)移去B后只剩下單縫,故發(fā)生單縫衍射形成條紋,故此條紋是由于光的衍射產(chǎn)生的。(2)沒有出現(xiàn)條紋而只出現(xiàn)一個窄亮斑,說明衍射現(xiàn)象不明顯,故主要緣由是雙縫S1、S2太寬。答案:(1)光的衍射(2)雙縫S1、S2太寬11.(10分)如圖所示,P、Q為偏振片,I為光屏,試分析3種狀況下光屏的明暗狀況。【解析】對于A種狀況,自然光通過偏振片P后射到光屏I上;對于B種狀況,自然光通過偏振片P后,由于偏振片Q的偏振方向與P的偏振方向相同,也能通過偏振片Q到達光屏I,且亮度不變,故A、B兩種狀況下的亮度相同。對于C種狀況,兩偏振片的偏振方向垂直,通過偏振片P的偏振光不能通過偏振片Q,故光屏I上沒有亮光。答案:A和B的光屏上光的亮度相同,C的光屏上沒有亮光。12.(10分)(1)甲、乙兩幅圖是由單色光分別入射到圓孔而形成的圖像,其中圖甲是光的(選填“干涉”或“衍射”)圖像。由此可以推斷出圖甲所對應(yīng)的圓孔的孔徑(選填“大于”或“小于”)圖乙所對應(yīng)的圓孔的孔徑。

(2)如圖所示,楊氏雙縫干涉試驗中,下述狀況能否看到干涉條紋?簡潔說明理由。①在單色自然光源S后加一偏振片P。②在①狀況下,再加偏振片P1、P2,P1與P2透射光方向垂直?！窘馕觥?1)圖甲中出現(xiàn)明暗相間的條紋,是衍射現(xiàn)象,圖乙中出現(xiàn)圓形亮斑。只有障礙物或孔的尺寸比光波波長小或跟波長相差不多時,才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。圖甲是光的衍射圖樣,由于光波波長很