第5章：章末分层突破

第5章：章末分层突破
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用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更
好，图象更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是
( )
图5-1
A ．当做单缝实验时，光强分布图如乙所示
B ．当做单缝实验时，光强分布图如丙所示
C ．当做双缝实验时，光强分布图如乙所示
D ．当做双缝实验时，光强分布图如丙所示
E．换用太阳光做单缝实验，光屏上会出现彩色的不均匀条纹
如图5-2，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的______(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．
图5-2
如何分析干涉、衍射图样
在分析干涉、衍射图样，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．
涉，光经过小孔或狭缝会发生衍射，光经过偏振片后的强度会发生变化，如何利用光的这些不同的特性呢？
1．利用光的双缝干涉测光的波长等物理量
单色光发生双缝干涉时会在屏上形成明暗相间的条纹，且条纹间距满足公式
Δy＝l
dλ；若已知Δy、l、d则可求λ，若已知l、d、λ则可求Δy.
2．利用光的薄膜干涉检查薄膜厚度变化或检查工件表面是否平整，还可使光增透或增反．
在薄膜干涉图样中，同一条纹对应同一厚度的薄膜，所以条纹形状与薄膜等厚线的形状一致．
3．利用单缝衍射确定缝宽
单缝衍射的条纹宽度与缝宽和波长有确定的关系，根据条纹宽度变化即可确定缝宽变化情况．
4．利用偏振片改变光的强度
自然光经镜面反射后的反射光为偏振光，偏振片的偏振化方向与光的偏振方向的夹角不同，透过偏振片的光强度也就不同，根据这一原理可以有效地减少反射光的影响．
如图5-3所示，a是一偏振片，a的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射a时能在a的另一侧观察到透射光() A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°的光
E．以上四种光都可以
图5-3
获取偏振光的方法
1．让自然光通过一块偏振片．
2．让自然光射到两种介质的交界面上，使反射光与折射光垂直时，反射光就是偏振光．
3．让自然光射到两种介质的交界面上，当反射光与折射光垂直时，折射光经过多次折射以后就是偏振光．
1.(2016·青岛二中检测)一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后
面的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹．现将其中一条缝挡住，让这束红光只通过一条缝，则在光屏上可以看到与原来不相同的_____，而中央亮条纹变______．
2．(2016·合肥六中检测)如图5-4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，这时看到的现象是光束________消失，偏振片P以入射光线为轴旋转________，透射光束2消失．
图5-4
3．(2015·全国卷Ⅱ)如图5-5，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则________.
图5-5
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
4．(2015·全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(填“>”、“＝”或“<”)．若实验中红光的波长为630 nm，
双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm.
参考答案
[自我校对]
①频率②相位差③振动方向④kλ⑤l dλ
⑥干涉⑦差不多⑧小⑨偏振
【解析】当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C 项错误，D项正确；换用太阳光做单缝实验，太阳光通过单缝衍射形成彩色不均匀条纹，E正确．
【答案】ADE
【解析】亮斑绕到圆盘的阴影里头，这是光的衍射现象．衍
射是波特有的现象，它支持了光的波动说．
【答案】衍射波动说
图5-3
【解析】根据光的偏振知识，只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片．当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光最强，当二者垂直时，光完全不能透过．当二者间的夹角在0°～90°逐渐增加时，透射光逐渐减弱．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片．
【答案】ABD
1.【解析】这束红光通过双缝时产生了干涉现象，说明每一条缝都很窄，满足这束红光发生干涉的条件．这束红光通过双缝时在光屏上形成的干涉图样的特点是中央出现亮条纹，两侧对称地出现等间距的明暗相间条纹．而这束红光通过单缝时形成的衍射图样的特点是中央出现较宽的亮条纹，两侧出现对称的不等间距的明暗相间条纹，且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减弱，所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较小．
【答案】明暗相间的条纹宽些
2．
【解析】自然光在柱体表面反射时，反射光与折射光都是偏振光，当使反射光束1和透射光束2恰好垂直时，光束1的光振动方向垂直于纸面，而光束2的光振动方向平行于纸面．当在入射光线的方向上加偏振片P后，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，此时反射光束1应消失；当偏振片P以入射光线为轴旋转90°角时，其透振方向垂直于纸面，则光束2消失．【答案】190°
3．
【解析】通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误．a光的频率大于b光的
频率，波长小于b 光的波长，选项B 正确．由n ＝c v 知，在玻璃中，a 光的传播
速度小于b 光的传播速度，选项A 正确．入射角增大时，折射率大的光线首先
发生全反射，a 光首先消失，选项D 正确．做双缝干涉实验时，根据Δx ＝L d λ得
a 光的干涉条纹间距小于
b 光的干涉条纹间距，选项E 错误．
【答案】 ABD
4．【解析】 由公式Δx ＝L d λ可知，Δx 1＞Δx 2.相邻亮条纹之间的距离为Δx
＝10.55 mm ＝2.1 mm ，双缝间的距离d ＝LλΔx ，代入数据得d ＝0.300 mm.
【答案】 ＞ 0.300。