高中物理选修3-4
1 5 光的衍射
6 光的偏振
一、选择题
考点一 光的衍射
1．(多选)用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是( )
A．游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察
B．游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯
C．狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm，条纹间距变宽，亮度变暗
D．狭缝宽度由0.5mm扩展到0.8mm，条纹间距变宽，亮度变暗
[答案] BC
[解析] 当游标卡尺狭缝平行于日光灯，狭缝远离日光灯时，眼睛应靠近狭缝进行观察，观察到平行于日光灯的彩色条纹，且中央为白色条纹，A错误，B正确；狭缝越小，衍射现象越明显，即条纹间距变宽，但亮度变暗，C正确，D错误．
2．(多选)(2017·宿迁高二检测)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( )
A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 高中物理选修3-4
2 [答案] ACD
[解析] 黄光波长大于绿光波长，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越宽，所以A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距会变宽，B错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距会变宽，D正确．
3．(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较高的一部分光才能到达地面
D．只有频率较低的一部分光才能到达地面
[答案] BD
高中物理2.3光栅与光的衍射 试题 2019.09
1,波长为m100.67的单色光，问：（1）这一单色光的频率是多大？（2）此单色光的1个光子的能量是多少J？合多少eV?
2,某频率的单色光照射到一块金属板表面时，能发生光电效应，测得光电子的最大初动能为2电子伏。若换用频率是原来的1.8倍的单色光照射该金属，光电子的最大初动能为6电子伏。试求该金属的逸出功。
3,一光电管的阴极用极限波长λ0=5.0×10-7m的钠制成。用波长λ=3.0×10-7m的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U =2.1V，光电流的饱和值I =0.56mA。
(l)求每秒内由K极发射的电子数。
(2)求电子到达A极时的最大动能。
(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极时的最大动能是多少？(普朗克恒量h=6.63×10-34J·s，电子的电量e=1.6×10-19C)。
4,(1)一颗质量为5.0kg的炮弹：以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大?
假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大?若要使它的德布罗意波长与波长是400nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动?
（2）阴极射线管中电子的速度为2×107m/s,请计算它的德布罗意波波长．
5,小灯泡的功率P=1W，设其发光向四周均匀辐射，平均波长λ=10-6cm，求在距离d =1.0×104m处，每秒钟落在垂直于光线方向上面 S =1cm2上的光电子数是多少？( h = 6.63 ×10-34J·S)
6,一束向上射出的激光束功率为100W，截面积为1mm2，射向一个水平放置的铝箔，设铝箔的面积也为1mm2，铝的密度为2.7×103kg/m3，光线全部被铝箔吸收，求最多能托起的铝箔厚度？
7,现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n＞1，已知普朗克恒量为h，电子质量m，电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为多少？
光的衍射 光的偏振 激光
考点一 光的衍射
1．如图四个图样中哪个是泊松亮斑(
)
B [泊松亮斑为光绕过不透光的圆盘而在圆盘阴影中心形成的一个亮斑，其图样周围还有明暗相间的圆环，故选项B正确．题图A小孔较大，没发生明显的衍射．题图D小孔较小，发生了小孔衍射．题图C为干涉条纹．]
2．(多选)抽制细丝时可用激光监控其粗细，激光束越过细丝时产生条纹的规律和激光束通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生条纹的规律相同，则下列选项正确的是( )
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
BD [由于是激光束越过细丝，也就是通过障碍物，所以这是利用光的衍射现象，A错误，B正确；当细丝较细时，细丝的直径比较接近激光的波长，衍射现象会较明显，条纹宽度会更宽一些，C错误，D正确．]
3．(多选)下列选项正确的有( )
A．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变窄
B．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变宽
C．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变暗
D．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变亮 AD [根据光栅特点可知选项A、D正确．]
4．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(
)
A B C D
B [根据衍射条纹的特点进行判断，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故B项正确，A、C、D项错误．]
考点二 光的偏振
5．如图所示，让太阳光(自然光)通过M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上的亮度变化情况，下列选项中正确的是(
)
A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B．光屏上亮度基本不变
1 第2节 光的衍射
1．光通过很窄的障碍物、缝或很小的孔时，不再沿直线传播，即发生了衍射现象。
2．当小孔或障碍物的尺寸比光的波长小或跟波长差不多时，会产生明显的衍射现象。
3．光学仪器上用的透镜相当于一个圆孔，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领越低。
对应学生用书P52
衍射现象
[自读教材·抓基础]
1．衍射现象
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光不再沿直线传播，而是绕到原来应该是阴影的范围之内；当小孔的直径取某些特定值时，在圆形亮斑的中心还会出现一个黑斑。这种现象称为光的衍射。
2．明显衍射条件
在障碍物或小孔的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小的时候，衍射现象十分明显。
[跟随名师·解疑难]
1.单缝衍射的图样有哪些特点？
(1)中央条纹亮而宽。如图521所示。
(2)两侧亮纹具有对称性，亮纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱。
(3)波长一定时，单缝较窄的中央条纹较宽，各条纹间距较宽；单缝宽度不变时，光波波长较长的中央条纹较宽，各条纹间距较宽。
(4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮纹的条纹内侧为紫色。 2
图521
2．圆孔衍射的图样有哪些特点？
(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布
着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。如图522所示。
图522
(2)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。
(3)同一种单色光，圆孔越小，中央亮斑半径越大，同时亮度越弱。
(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。
(5)只有当圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样，在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。
