《全程复习方略》2015年春高中物理选修3-4课时达标·效果检测13.5.6光的衍射.光的偏振
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课时达标·效果检测
一、选择题
1.纵波不可能产生的现象是( )
A.偏振现象
B.反射现象
C.折射现象
D.衍射现象
【解析】选A。
反射、折射和衍射都是波的特征,所以横波、纵波都能产生这些现象,但只有横波能产生偏振现象,纵波不能,所以A正确。
2.(2013·济南高二检测)在一次观察光衍射的实验中,
观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样,那么障碍物
应是(黑线为暗条纹)( )
A.很小的不透明的圆板
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.很大的不透明的圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
【解析】选D。
图样为清晰的衍射图样,故B错;图样中心为亮斑,说明障碍物为D;若为A,则中央有一个小亮点,亮点外为大暗环;若为C,则图样为大暗斑,只是边缘稍模糊。
【变式训练】关于上题中的衍射图样,下列说法中正确的是( ) A.图样应为单色光的衍射图样,换用波长更长的单色光做实验时(其他条件不变),所得图样的条纹间距变小
B.图样为白光的衍射图样,仅增大小孔的尺寸,条纹间距不变
C.图样为单色光的衍射图样,保持其他条件不变,仅减小小孔的直径,条纹间距将变大
D.图样为单色光的衍射图样,无论增大光的波长还是改变小孔直径,条纹间距都不会改变
【解析】选C。
图样为明暗相间的条纹,故应为单色光的衍射图样。
在小孔衍射中,增大入射光的波长或减小小孔直径都会使条纹间距增大,故C正确,A、B、D均错。
3.如图所示,让自然光照到P、Q两偏振片上,当P、Q两偏振片的透射光偏振方向间的夹角为以下哪个度数时,透射光的强度最弱( ) A.0° B.30° C.60° D.90°
【解析】选D。
自然光经偏振片P后,成为振动方向与P透振方向相同的偏振光,光再遇到与P透振方向间夹角为90°的偏振片Q时,光线完全无法通过,此时透射光的强度最弱。
D项正确。
4.(多选)(2013·攀枝花高二检测)对于自然光和偏振光,以下认识正确的是
( )
A.从太阳、蜡烛等普通光源直接发出的光是自然光
B.自然光在玻璃表面反射时,反射光和折射光都是偏振光
C.电灯光透过偏振片,偏振片旋转时看到透射光的亮度无变化,说明透射光不是偏振光
D.自然光只有在通过偏振片后才能成为偏振光
【解析】选A、B。
太阳、蜡烛等普通光源发出的光为自然光,包括在垂直光的传播方向上沿一切方向振动的光,故选项A正确;自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光,故选项B正确;由于自然光在各个振动方向上的强度相同,所以旋转偏振片时透射光的亮度不变,即旋转偏振片时亮度不变是因为入射光是自然光,而不是因为透射光不是偏振光,所以选项C是错误的;偏振现象是很普遍的,而不是只有通过偏振片后才能成为偏振光,平常见到的绝大多数光都是偏振光,故选项D是错误的。
故选A、B。
【总结提升】自然光与偏振光的特点
自然光沿着各个方向振动的光波强度相同,光源发出的光一般为自然光,而偏振光只沿一个特定的方向振动,自然光可以通过偏振片变为偏振光,而偏振光不能通过偏振片变为自然光。
当然,自然光也可以通过反射、折射等方式变为偏振光。
二、非选择题
5.(2013·万州区高二检测)如图所示,甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像,其中图甲是光的(选填“干涉”或“衍射”)图像。
由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径(选填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径。
【解析】甲图是圆孔衍射图样,乙图是光沿直线传播通过圆孔形成的亮斑。
答案:衍射小于
6.(2013·昆明高二检测)当戴上偏振片眼镜观察水面时,能够清楚地看到水中的游鱼,试解释其中的道理。
【解析】由于水面反射的光对人眼产生干扰,使人不能清楚地看到水面下的物体,从水面反射的光中包含有很多偏振光,偏振片眼镜可不让这些偏振光进入眼睛,则水中的物体可以比较清楚地被看到。
答案:见解析
一、选择题
1.在观察光的衍射现象的实验中,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(灯管或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。
【变式训练】可见光在空气中的波长范围是4400到7700,即 4.4×10-4mm到7.7×10-4mm,下列关于光的衍射条件的说法正确的是( ) A.卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时,才能观察到明显的衍射现象
B.卡尺两脚间的狭缝在小到0.4 mm以下时,通过它观察线状白炽灯丝,有明显的衍射现象
C.卡尺两脚间的狭缝在小到0.2 mm以下时,通过它观察各种光源,都能
看到明显的衍射现象
D.光的衍射条件“跟光波长可以相比”是非常严格的,即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射
【解析】选B。
障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时,才能发生明显的衍射,但光并没有机械波那么苛刻。
2.(多选)(2013·成都高二检测)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十几米,天气变黄变暗,这是由于这种情况下
( )
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.只有频率较大的一部分光才能到达地面
D.只有频率较小的一部分光才能到达地面
【解析】选B、D。
据光发生明显衍射的条件,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光线能到达地面,据λ=知,到达地面的光是频率较小的部分。
3.(多选)如图所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,让太
阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体
的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2。
现
保持入射光不变,将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线
转动,使反射光束1和透射光束2恰好垂直。
在入射光线的方向上加偏振片P,偏振片与入射光线垂直,其透振方向在纸面内,这时看到的现象
是( )
A.反射光束1消失
B.透射光束2消失
C.反射光束1和透射光束2都消失
D.偏振片P以入射光线为轴旋转90°角,透射光束2消失
【解题指南】解答此题的关键是明确反射光和折射光的偏振方向,根据光的偏振方向和偏振片的透振方向的关系做出判断。
【解析】选A、D。
自然光射到界面上,当反射光与折射光垂直时,反射光和折射光的透振方向相互垂直,且反射光的透振方向与纸面垂直,折射光的透振方向与纸面平行,因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时,因垂直于纸面无光,反射光束1消失,A正确,B、C均错误;偏振片转动90°,平行于纸面内的光消失,则透射光束2消失,D 正确。
4.(2014·石家庄高二检测)抽制细丝时可以用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则
①这是利用光的干涉现象
②这是利用光的衍射现象
③如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了
④如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了
以上说法正确的是( )
A.①③
B.②④
C.①④
D.②③
【解析】选B。
上述现象符合光的衍射产生的条件,故②正确;由衍射产生的条件可知:丝越细衍射现象越明显,故④也正确,故选B。
二、非选择题
5.如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。
(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系。
(2)试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。
【解析】(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出,由图甲到图丁,衍射现象越来越明显,说明两测量脚间的狭缝越来越小,因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小。
(2)图丁中中央条纹的颜色为白色,因为各种色光在屏中央均为亮条纹,七色光叠加后,中央条纹即为白色。
答案:(1)从图甲到图丁越来越小(2)见解析
【总结提升】如何分析干涉、衍射图样
在分析干涉、衍射图样时,主要注意图样条纹宽度的情况:若条纹宽度相等,则是干涉条纹;若中间条纹最宽,两边越来越窄,则是衍射条纹。
6.(2013·海口高二检测)实验证明让一束太阳光入射到平静的水面上,如果入射角合适,其反射光线和折射光线是互相垂直的,且偏振方向也是互相垂直的偏振光。
已知水的折射率为1.33,则这一入射角为多少? 【解析】设入射角为θ1,折射角为θ2,反射角为θ′1。
由光的反射定律知θ′1=θ1;由光的折射定律得n=,由题给条件知θ1+θ2=90°,故有sinθ2=
sin(90°-θ1)=cosθ1,n==tanθ1,θ1=arctan1.33=53°。
答案:53°
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