高中物理第5章光的波动性3光的衍射与偏振4激光学业分层测评教科版选修3_4

光的衍射与偏振
激光
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．对衍射现象的定性分析，正确的是( )
A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象
B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论
E．衍射现象说明光是一种横波
【解析】衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确；光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看做是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误．一切波都可以发生衍射现象，选项E错误．【答案】ABC
2．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同
B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个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
E．只有横波才会发生偏振现象
【解析】自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，B正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C错误；太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，D正确．由偏振原理知E正确．
【答案】BDE
3．下列情况中能产生明显衍射现象的是( )
A．光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多
B．光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比
C．光的波长等于孔或障碍物的尺寸大小
D．光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多
E．用红光做实验时未观察到明显的衍射现象，现用绿光替代红光做实验
【解析】发生明显衍射的条件是障碍物、缝、孔的尺寸与光的波长差不多或更小．【答案】ABC
4.如图5­3­6所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )
图5­3­6
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
E．以SP为轴将A转过90°后，在P处将看到光亮
【解析】该题考查了对自然光、偏振光的特点的认识．自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错．它通过偏振片A后，变为偏振光，则B对．设通过A的光沿竖直方向振动，当偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光时，则P点无光亮．将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错．若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．同理可知E对．
【答案】BDE
5．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼睛，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中不可行的是( )
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
E．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向左上45°
【解析】若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，B错；若前窗玻璃
的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透振进本车车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错．D、E是可行的．【答案】ABC
6．关于波动，下列说法正确的是( )
A．各种波均会发生偏振现象
B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹
C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度
D．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警
E．各种波均会发生干涉和衍射现象
【解析】只有横波才有偏振现象，A错；白光是复色光，其中各单色光的波长不同，导致条纹间距不同，B正确；波的传播过程中，介质中质点的运动速度是变化的，而波的传播速度在同一均匀介质中是匀速的，且波的传播是指振动形式的传播，C错；因为地震波的纵波波速大于横波波速，所以两波传到同一地点有时间差，可用于横波的预警，D正确．干涉、衍射都是波特有的现象，E对．
【答案】BDE
7．下列说法正确的是( )
A．激光可用于测距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D．激光可用于全息照相，记录下物体的三维信息
E．激光可以用来拍摄立体电影
【解析】激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确．激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工，激光医疗，激光美容，激光武器等，B错误．激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确．由于激光亮度高、能量大，在切割皮肤等的同时，也能杀灭细菌，所以C正确．立体电影应用的是光的偏振现象，E错误．
【答案】ACD
8．点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是光的________．
【解析】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，光绕过障碍物偏离直线传播是光的衍射．
【答案】衍射
[能力提升]
9．某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是( )
【导学号：18640034】
A ．若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行
B ．若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直
C ．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关
D ．衍射条纹的间距与光的波长有关
E ．波长越小，衍射条纹间距越大
【解析】 若狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行则现象明显；衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，缝宽越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大．
【答案】 ACD
10．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的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信息传递
B ．计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有平行度好的特点来进行的
C ．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是利用了激光的亮度高的特点
D ．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是利用了激光亮度高的特点
E ．全息照相应用了激光相干性好的特点
【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，故A 错；计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息主要应用了激光的平行度好，故B 正确；医学中用激光作“光刀”利用了激光的亮度高的特点，故C 正确；激光测距是利用了激光的平行度好，D 错误；全息照相应用了激光相干性好的特点，E 正确．
【答案】 BCE
11．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距．实验中可测得二次曝光时间间隔Δt 、双缝到屏的距离l 以及相邻两条亮纹间距Δy .若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是________．
【解析】 设双缝间距为d .由d ＝v ·Δt ，Δy ＝l d λ，则v ＝d Δt ＝l λΔy Δt
. 【答案】 v ＝l λΔy Δt
12．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10
－11 s ，波长为694.3 nm ，发射功率为1.0×1010
W ，求：
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
【解析】(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m.
(2)面积为1 cm2的色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失．而1个光脉冲的能量为
ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J
消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为
n＝ES1
SΔE ＝
60×50
100×0.1
＝300(个)．
【答案】(1)3.0×10－3 m (2)300 个。