物理选择性必修 第一册第六节 光的衍射和偏振练习

光的衍射和偏振 激光

1．(多选)对于光的衍射的定性分析，下列说法正确的是(　　)

A．只有障碍物或孔的尺寸跟光波波长差不多，甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地观察到光的衍射现象

B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果

C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论

D．光的衍射现象说明了光具有波动性

解析：选ABD　产生光的明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟光波波长差不多，甚至比光的波长还要小，选项A正确；从本质上讲，在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹，光的衍射现象是光波相互叠加的结果，选项B正确；衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍小得多时，光才可以看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象并未否定光沿直线传播的结论，选项C错误；衍射现象是波的特性，光的衍射说明了光具有波动性，选项D正确。

2．(多选)在城市交通中，选用红灯表示禁止通行，其原因是(　　)

A．红光容易产生干涉

B．红光照射的距离远

C．红光容易引起人们的视觉反应

D．红光容易产生衍射

解析：选CD　红光在可见光中的波长最长，容易发生衍射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应。选项C、D正确。

3．通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，这些现象分别属于(　　)

A．光的衍射、折射和干涉现象

B．光的干涉、衍射和折射现象

C．光的干涉、折射和衍射现象

D．光的衍射、干涉和折射现象

解析：选A　通过狭缝观察发光的日光灯会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于光的波长时，能发生明显的衍射现象；瀑布在阳光下呈现的彩虹，是光的折射现象；肥皂膜表面可看到彩色条纹，是肥皂膜的前、后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹。故A正确，B、C、D错误。

4．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．光纤通信是利用了全反射的原理

B．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的

C．障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象

D．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样

解析：选AD　光纤通信是利用了光的全反射原理制成的，故A正确；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于油膜的上、下表面的反射光形成了干涉现象，故B错误；障碍物的尺寸比光的波长大得多时，也会发生衍射现象，只不过不明显，故C错误；人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样，故D正确。

5．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象

B．衍射现象的研究结果表明“光沿直线传播”只是一种近似规律

C．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象

D．隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，这是光的衍射现象

解析：选ABD　产生明显衍射现象的条件是光的波长与障碍物或孔的尺寸相近，甚至光的波长比障碍物或孔还要大，A项正确；衍射现象说明，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的，B项正确；用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是著名的泊松亮斑，是光的衍射现象，C项错误；远处灯发出的光经过帐幔的缝隙产生衍射，因此可见灯周围辐射彩色的光芒，D项正确。

6．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：选A　由于反射光的干扰，景物的像一般比较模糊。装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光，选项A正确。

7．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而正面下方又弥漫云雾时，有时会在正面下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴或冰晶边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是(　　)

A．雨后的彩虹

B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓

C．路面上的油膜阳光下呈现彩色

D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑

解析：选B　“佛光”现象属于衍射现象，孔雀羽毛色彩斑斓也属于衍射现象，B项正确。A项属于光的折射，C项属于光的干涉，D项属于小孔成像，故A、C、D项错误。

8．(多选)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(　　)

A．这是利用光的干涉现象

B．这是利用光的衍射现象

C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了

D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了

解析：选BD　上述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知，丝越细衍射现象越明显，故D也正确。

9．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，严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改为偏振玻璃，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：选D　此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中，而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中。若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，故A项错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照射得司机睁不开眼，B项错误；若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°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内，却可以透射进对面车内，故C项错误；同理分析可知D项正确。

10．一种利用光纤温度传感器测量温度的装置如图所示，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，从而使偏振光的振动方向发生变化，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，关于这种温度计的工作原理。正确的说法是(　　)

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

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

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

D．到达检偏器的光的振动方向变化越大，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：选B　根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方向变化越大。起偏器和检偏器的透振方向是相同的，光从光纤中通过时振动方向变化越大，透过检偏器的光强度就会越小，所以光接收器接收的光强度也就会越小。因此选项B正确。

11．(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．在SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮

解析：选BD　从电灯直接发出的光为自然光，A错误；电灯发出的光通过偏振片A后，即为偏振光，B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，则偏振片B只能通沿竖直方向振动的偏振光，若P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处将看到光亮，D正确。

12．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到如图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是________(选填“单缝”或“双缝”)。当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较________的双缝(选填“宽”或“窄”)，或使缝屏与光屏间的距离________(选填“增大”或“减小”)。

解析：由题图乙可知，条纹中间亮、两边暗，是衍射条纹，故在缝屏上安装的是单缝；由Δx＝λ知，要使干涉条纹间距变大，双缝的间距需减小，即选择间距较窄的双缝或使双缝与光屏间的距离增大。

答案：单缝　窄　增大

13．某同学自己动手制作如图所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：

(1)该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于______________产生的。

(2)移去A后，遮住缝S1与缝S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑，出现以上实验结果的主要原因是_________________________________________________________________。

(3)若光通过缝S1或缝S2后在C上依次出现如图甲、乙、丙、丁所示的条纹，说明缝S1或缝S2的宽度越来越________。

解析：(1)移去B后只剩下单缝，发生单缝衍射现象形成不等间距的条纹，故此条纹是由于光的衍射产生的。

(2)没有出现明暗相间的条纹而只出现一个窄亮斑，说明衍射现象不明显，故主要原因是双缝S1、S2太宽。

(3)从四张单缝衍射图样可以看出，由题图甲到题图丁，衍射现象越来越明显，说明缝S1或S2越来越窄。

答案：(1)光的衍射　(2)双缝S1、S2太宽　(3)窄