高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光巩固练习

第四章  光

6  光的偏振  激光

【基础巩固】

1.关于自然光和偏振光,下列观点正确的是 (    )

A.自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光不能

B.自然光只有透过偏振片才能获得偏振光

C.自然光只能是白色光,而偏振光不能是白色光

D.自然光和偏振光都能使感光底片感光

解析:振动沿各个方向均匀分布的光是自然光,而振动沿着特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射,选项A错误.光的偏振现象并不罕见,除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光,都是不同程度的偏振光,选项B错误.光的颜色由光的频率决定,与光的振动方向无关,选项C错误.自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底片感光,选项D正确.

答案:D

2.(多选)一束自然光通过偏振片照射到光屏上,则图中光屏上发亮的有(偏振片上用箭头表示其透振方向)              (    )

A                   B

C                    D

解析:自然光通过偏振片后成为偏振光,当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行时能够通过,否则不能通过,所以选项A、B、D正确.

答案:ABD

3.(多选)如图所示,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              (    )

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偏振光.从电灯直接发出的光为自然光,选项A错误.它通过偏振片A后,变为偏振光,选项B正确.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,P点无光亮.将B转过180°后,P处仍无光亮,选项C错误.若将A转过90°,该偏振片将变为能通过水平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,选项D正确.

答案:BD

4.光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是(   )

A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化

B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光

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.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹

解析:在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定方向振动的光是偏振光,选项A、B反映了光的偏振特性,选项C是偏振现象的应用,选项D是光的衍射现象.

答案:D

5.在拍摄日落时水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是              (    )

A.减弱反射光,从而使景物的像清晰

B.增强反射光,从而使景物的像清晰

C.增强透射光,从而使景物的像清晰

D.减弱透射光,从而使景物的像清晰

解析:由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振片可以减弱反射光,但不能增强透射光.

答案:A

6.(多选)关于立体电影,下列说法正确的是 (    )

A.观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛

B.观看时所戴特制眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片

C.戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看,则银幕上只是一片光亮而无图像

D.产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时,在视网膜上形成的像并不完全相同

解析:看立体电影必须戴特制的偏振眼镜,偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直,且左眼镜片的透振方向跟左边放映机前偏振镜的透振方向一致,右眼镜片的透振方向跟右边放映机前偏振镜的透振方向一致.这样,左眼只能看到左边的放映机映出的画面,右眼只能看到右边的放映机映出的画面,两眼看到的画面略有差别,因而产生立体感,达到好的观看效果.若不配戴或只用一只眼睛看,也能看到图像,就是有些模糊.所以选项A、C错误,选项B、D正确.

答案:BD

7.让激光照到计算机的光盘上,就可以读出盘上记录的信息,经过处理后还原成声音和图像.这是利用激光的              (    )

A.平行度好,可以会聚到很小的一点上

B.相干性好,可以很容易形成干涉图样

C.亮度高,可以在很短时间内集中很大的能量

D.波长短,很容易发生明显的衍射现象

解析:激光的特点之一是平行度好,它可以会聚到一个很小的点上,计算机上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点,选项A正确.

答案:A

8.应用激光平行度好的特性,可以精确地测量距离.对准目标发射一个极短的激光脉冲,测量发射脉冲与收到反射脉冲的时间间隔,就可以求出激光器到目标的距离.若在地球上向月球发射一个激光脉冲,测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56 s,光速c=3.0×108 m/s,求月球到地球的距离.

解析:真空中的光速c=3.0×108 m/s,从发射脉冲到收到反射脉冲所用时间t=2.56 s,月球与地球距离为l=ct=×3.0×108×2.56 m=3.84×105 km.

答案:3.84×105 km

【拓展提高】

9.下图是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置示意图.一束偏振光射入光纤,由于温度的变化,光纤的长度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的偏振方向发生变化,光接收器接收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方向相同,关于这种温度测量装置的工作原理,下列说法正确的是(    )

A.到达检偏器的光的偏振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大

B.到达检偏器的光的偏振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大

C.到达检偏器的光的偏振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小

D.到达检偏器的光的偏振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小

解析:偏振光通过一些介质后,其振动方向相对原来的振动方向会发生一定角度的旋转,旋转的这个角度叫旋光度,旋光度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关.测量旋光度的大小,就可以知道介质相关物理量的变化.光纤温度越高,偏振光通过光纤后的旋光度越大,通过检偏器后光的强度就会越小.

答案:B

10.下列说法正确的是 (    )

A.激光是自然光被放大而产生的

B.激光是原子受激辐射而得到的光

C.激光的能量一定大于其他光的能量

D.激光的传播速度比普通光的大

解析:激光是由人工产生的光,它是由于原子受到激发而产生的,它具有平行度好、相干性强和亮度高的特点,其传播速度仍然是光速,故选项B正确.

答案:B

11.(多选)关于激光在下列用途中的说法正确的是 (    )

A.光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物,它是利用激光具有相干性,能像无线电波一样被调制来传递信息的

B.按照信息论的理论,电磁波的频率越高,它所携带的信息量越大,用激光可以比用无线电波传递更多的信息

C.在演习中,常用激光制导炸毁目标,这是由于激光平行度高,方向性强,在传播很远后仍保持一定强度,指示目标准确

D.激光在医学上当作“光刀”进行手术,利用的是激光相干性好这一特点

解析:由激光的特点及应用可知选项A、B、C正确.激光在医学上当作“光刀”进行手术,利用的是激光强度大这一特点,所以选项D错误.

答案:ABC

12.(多选)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,下列措施不可行的是              (    )

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°

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,选项A不可行.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,选项B不可行.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进本车车窗内,却可以透进对面车窗内,选项C不可行,选项D可行.

答案:ABC

13.如图所示,让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到的现象是透射光的强度(或亮度)　　　　　(选填“发生变化”或“保持不变”),这是光的偏振现象,这个实验表明　           

                                                            　. 

解析:让太阳光或白炽灯光通过偏振片,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到的现象是光的亮度发生变化,即光的偏振现象,这个实验表明光是一种横波.

答案:发生变化　光是横波

【挑战创新】

14.如图所示,杨氏双缝实验中,下述情况能否看到干涉条纹?简单说明理由.

(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.

(2)在(1)情况下,再加P1、P2,P1与P2透振方向垂直.

答案:(1)能看到干涉条纹.到达S1、S2的光是从同一偏振光分解出来的,它们满足相干条件,能看到干涉条纹,且由于偏振片很薄,对路程差的影响可忽略,干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致,只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱.

(2)不能看到干涉条纹.由于从P1、P2射出的光振动方向相互垂直,不满足干涉条件,不能发生干涉现象,没有干涉条纹产生.