4.6 光的衍射与偏振同步练习 2021—2022 学年高中物理教科版 （2019）选择性必修第一册 一、选择题（共 15 题） 1．下列说法正确的是（　　） A．太阳光下的油膜呈彩色，是光的衍射现象 B．激光信号在光导纤维中传输的过程是利用了光的干涉 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以削弱反射光的干扰 D．若红光与紫光从水中垂直水面射向空中，在逐渐增大入射角的过程中，水面上红光比紫光先消失 2．如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．图甲中，P、Q 是偏振片，M 是光屏，当 P 固定不动，缓慢转动 Q 时，光屏 M 上的光亮度将会变化， 此现象表明光波是横波 B．图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到双缝间的距离 L，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图乙中用白光进行实验，中央亮条纹是彩色的，两侧条纹也是彩色的 D．利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射 3．下面是四种与光有关的事实： ① 网络提速用光导纤维传递信息 ② 下雨后日出，水面上的油膜呈现彩色 ③ 作光学实验时一束白光通过三棱镜形成彩色光带 ④ 工业生产时，用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 其中，与光的干涉有关的是（　　） A．①④ B．①③ C．②④ D．②③ 4．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（　　） A． B． C． D． 5．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，错误的是（　　） A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样 C．丙图是利用光的折射原理 D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率 6．下列说法正确的是　　（　　　） A．海市蜃楼是由光的折射和全反射形成的 B．用光导纤维束传送图象信息，这是光折射的应用 C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 7．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完 全闭合时，在孔后的屏上将先后出现 A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失 B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失 D．由大变小的三角形光斑，圆心光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 8．下列关于光的性质说法正确的是（　　） A．托马斯·杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波 B．日落时分，在岸上拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片可以使影像更清晰 C．马路积水上的油膜呈现彩色图样是光的衍射现象 D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象 9．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，下列判断中正 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 C．光屏上亮、暗交替变化出现 D．光屏上只有一条亮线随偏振片的转动而转动 10．如图所示，一个三棱镜的顶角 θ＝41°30′．一束白光以较大的入射角 i 从棱镜左侧面射入，从右侧面射 出，并在光屏 P 上形成由红到紫的光谱．已知黄光临界角为 41°14′，橙光临界角为 41°34′，紫光临界角为 40°23′，那么，当入射角 i 逐渐减小到 0°的过程中，彩色光谱的变化情况是（ ） A．紫光最先消失，最后只剩下橙光、红光 B．紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光、红光 C．红光最先消失，最后只剩下紫光、靛光、蓝光、绿光 D．红光最先消失，最后只剩下紫光 11．如图甲所示，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域 具有广泛的用途。LED 的原理结构如图乙所示，管芯的发光面紧贴半球形透明介质，人们能从半球形表面 看到发出的光。已知半球球心 O 点为发光面 AB 的中点，半球和发光面的半径分别为 R 和 r ，则（　　） A．发光面射出的光进入透明介质后，光的颜色发生了变化 R B．若半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，则介质折射率应小于 r C．若透明介质的折射率为 1.7 ，发光面的直径为 2mm ，为了半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发 光面的光射出， R 必须大于 3.4mm D．无论 R 和 r 大小关系如何，不可能在半球形表面（弧面）任意位置都有整个发光面的光射出 12．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法错误的是（　　） A．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 B．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性 C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰 D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 13．以下现象属于光的干涉的是（　　） A．筷子浸入水中的部分侧移且变粗 B．灯焰靠近肥皂膜形成图样 C．相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱 D．光经过大头针的针尖形成图样 14．如图所示的平面内，光束 a 经圆心 O 射入半圆形玻璃砖，出射光为 b、c 两束单色光。下列说法正确的 是（ ） A．这是光的干涉现象 B．在真空中光束 b 的波长大于光束 c 的波长 C．玻璃砖对光束 b 的折射率大于对光束 c 的折射率 D．在玻璃砖中光束 b 的传播速度大于光束 c 的传播速度 15．一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光 a 和 b，光路如图所示，下 列说法正确的是（　　） A．在玻璃砖中，a 光的传播速度比 b 光大 B．在玻璃砖中，a 光全反射的临界角比 b 光大 C．两束光射入玻璃砖后频率变小 D．用同一装置进行双缝干涉实验时，a 光的干涉条纹比 b 光更密 二、填空题（共 4 题） 16．光的偏振 （1）偏振片 由特定的材料制成，每个偏振片都有一个_______的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏 振片，这个方向叫作“_______方向”。 （2）自然光和偏振光 ① 自然光：太阳、日光灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于_______上沿一切方向振动的光，而且沿 各个方向振动的光波的_______都_______，这种光是“自然光”。 ② 偏振光：在垂直于_______的平面上，沿着_______的方向振动，这种光叫作偏振光。 （3）光的偏振现象说明光是一种_______波。 17．如图所示是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯光源时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光 通过狭缝后形成的图样。从照片甲到丁的图样分析可知，游标卡尺两测脚间的宽度由___________变_____ ______（均选填“大”或“小”），照片丁中央条纹的颜色应是___________色。 18．如图所示，一个棱镜的顶角为 θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入，在光屏上形 成彩色光带，最上端是_____色，各色光在棱镜中的折射率和发生全反射的临界角见下表．当入射角逐渐 减小到 0°的过程中，光屏上最终剩下_____种色光．根据表格中数据，某同学认为折射率与临界角的乘积 不变，他的观点_____（填“正确”、“错误”）． 色光 红 橙 黄 绿 蓝 紫 折射率 1.513 1.514 1.517 1.519 1.528 1.532 41.370 41.340 41.230 41.170 40.880 40.750 临界角/ （°） 19．光传感器可用来测量光屏上的光强分布．如图甲所示为某同学利用单缝做的一个光学实验，图乙为该 同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上的光强分布图象，则该同学所做的实验是光的__________(选 填“干涉’或“衍射”)实验；根据图乙可以看出，光屏上中央亮条纹的光强分布特点是____________． 三、综合题（共 4 题） 20．让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观 察照在屏幕上光斑的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ 21．将一个偏振片放于眼睛的前方，观察通过窗户进入室内的自然光。转动偏振片，你感觉到的明暗有没 有明显的变化？ 再透过偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的自然光，同时转动偏振片。你感觉到的明暗有没有明显的 变化？玻璃表面、光滑桌面反射的光是偏振光吗？ 透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你有什么发现？ 22．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。 23．透过一片偏振片观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，请说说看到 的现象有何不同。参考答案： 1．C 2．C 3．C 4．A 5．D 6．A 7．D 8．B 9．B 10．A 11．B 12．D 13．B 14．C 15．D 16． 特定 透振 17． 大 小 白 18． 红 两 错误 19． 衍射； 传播方向 强度 相同 传播方向 某个特定 横 中间强两边弱； 20． 大约 0.8 mm 时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱 21． 当偏振片 P 与偏振片 Q 垂直时，光屏没有亮度，转动偏振片，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。 自然光在玻璃表面、光滑桌面反射时，根据反射与折射的特点可知，反射光和折射光都是偏振光，转动偏 振片，会感觉到从明到暗，然后从暗到明发生明显的变化。 透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你可以发现随着偏光片的转动，出现画面明-暗-明-暗-...这样的变 化。因为从手机屏幕出来的光是偏振光了，如果拿一偏振片遮在前面，随着偏光片的转动，偏振方向与手 机外层偏光片的偏振方向一致时，光可以透过，转动成正交（垂直）时，光被挡住，出现画面变暗。 22．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，则水中的游鱼，可以比较清楚地被看到。 23． 通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化，因为灯光、烛光都是自然 光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼 对此不能感觉)，但光的强弱没有改变； 月亮和黑板反射的光已经是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发 生