高中第四章 光6 光的偏振 激光优秀习题

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知识点01光的偏振
1．偏振现象
(1)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫作自然光．
(2)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的透振方向，即在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光．自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化．
(3)只有横波才有偏振现象．
2．偏振现象在生产生活中的应用
(1)摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直，阻挡了反射光进入镜头．
(2)电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性，特别是对偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转90°，利用这种特性控制光通过或不通过，从而显示数字的形状．
知识点02自然光和偏振光的比较
1．振动方向比较：自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动。
2．经过偏振片时现象比较：如图甲，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变。如图乙、丙，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的透振方向平行，屏是亮的；若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随着振动方向与透振方向的夹角变大，亮度逐渐变暗。
3．自然光、偏振光产生方式的比较：太阳、电灯等直接发出的光是自然光；自然光经偏振片后都是偏振光，自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。
知识点03激光
1．激光的产生：激光是原子受激发辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉．
2．激光的特点：
(1)激光是人工产生的相干光，其单色性好，相干性好．
激光的频率单一，相干性非常好，颜色特别纯．用激光做衍射、干涉实验，效果很好．
(2)激光的平行度好．从激光器发出的激光具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光．传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围．
(3)亮度高．激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．
3．激光的应用：
光纤通信；激光测距；激光读写；激光加工；激光手术(亦称光刀手术)；激光武器；可控聚变反应中的应用．
解题大招
大招01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．
题型分类
题型01 光的偏振
【例1】[多选]如图所示，P是一个偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是( )
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°角振动的光
解析：选ABD 太阳光可以向各个方向振动，所以能通过偏振片观察到光，A项正确；沿竖直方向振动的光与偏振片的透振方向一致能通过偏振片，所以B项正确；沿水平方向振动的光与透振方向垂直，通过偏振片观察不到透射光，所以C项错误；只有透振方向与光的振动方向垂直时才观察不到透射光，沿与竖直方向成45°角振动的光能通过偏振片观察到透射光，所以D项正确。
【变式1-1】(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中，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．一束自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光
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使成像更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹
解析：选ABC 自然光通过偏振片成为偏振光，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化，A正确；自然光射到光滑非金属表面时，反射光和折射光都是偏振光，B正确；日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，可以把反射的偏振光过滤，使成像更清晰，C正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，看到的彩色条纹是光的衍射现象，D错误。
【变式1-2】如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法正确的是( )
A．光屏N上光的亮度保持不变
B．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动
C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线
D．光屏N上光的亮度会时亮时暗
解析：选D 太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏N上没有亮度，则光屏N上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮，所以光屏N上光的亮度会时亮时暗，故A、B错误，D正确；光屏N上不可能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线，故C错误。
题型02 偏振的应用
【例2】(多选)食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.以下说法中正确的是( )
A.到达O处光的强度会明显减弱
B.到达O处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
答案 ACD
解析 偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度α，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α，故C正确；同理，将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α，故D正确.
【变式2-1】（多选）电子表的显示屏利用了液晶的旋光性,当液晶上不加电压时,偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°,这就是液晶的旋光性,如果在液晶上加上电压,则旋光性消失。有一种电子表的显示屏是透明的,而在显示数字时,数字的笔画处不透光,则关于该显示屏,下列说法正确的是( )
A.上下两个偏振片的透振方向相互垂直
B.上下两个偏振片的透振方向相互平行
C.笔画处为透明电极,因此加上电压时变为不透明的
D.笔画处没有电极,其余部分为透明电极
答案：AC
解析：假设光从下向上传播,光线通过下偏振片时成为偏振光,如果不加电压,偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°,此时光线能透过上偏振片,可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向相同,即与下偏振片的透振方向垂直,选项A正确,B错误;组成数字的笔画处有时透明,有时不透明,可知笔画处为透明电极,当加上电压时液晶旋光性消失,光线不能透过上偏振片,选项C正确,D错误。
【变式2-2】小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是( )
A．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用
B．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用
C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用
D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用
解析：选B 发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用，B正确。
题型03 激光的应用
【例3】（多选）准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗．用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是( )
A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体
B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术
C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
E．激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好
【答案】 ABD
【解析】 激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼，A对；激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术，B对、E错；激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上，C错、D对．
【变式3-1】[多选]在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是( )
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
解析：选ACD 由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Δx增大，A项正确，B项错误；减小双缝间距d，相邻亮条纹的间距Δx增大，C项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离l，相邻亮条纹的间距Δx增大，D项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E项错误。
【变式3-2】下列说法正确的是( )
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
解析：选C 全息照相利用了激光的频率单一，相干性好的特点，利用了光的干涉现象，故A错误；受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振，故B错误；根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：t＝eq \f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))，可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。
题型04 综合问题
【例4】（多选）如图甲，可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，O是圆心，MN是法线．一束单色光线以入射角i＝30°由玻璃砖内部射向O点，折射角为r，当入射角增大到也为r时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出．让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)．则下列说法正确的是( )
A．此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°
B．玻璃砖的折射率n＝eq \r(2)
C．此光在玻璃砖中的传播速度v＝eq \f(\r(2),2)c
D．单缝b宽度较大
E．光的偏振现象说明光是一种纵波
解析：根据折射定律有n＝eq \f(sin r,sin i)，由题知，玻璃砖的全反射临界角等于C，根据sin C＝eq \f(1,n)，结合i＝30°，解得n＝eq \r(2)，C＝45°，故A错误，B正确；光在玻璃砖中的传播速度为v＝eq \f(c,n)＝eq \f(\r(2),2)c，故C正确；由乙图知，单色光通过单缝a后衍射现象比较显著，所以单缝a宽度较小，单缝b宽度较大，故D正确；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故E错误．
答案：BCD
【变式4-1】(多选)下列有关光学现象的说法正确的是( )
A．光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射
B．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变大
C．在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的
D．光的偏振现象表明光是横波
E．在同一种物质中，波长越短的光传播速度越小
答案 BDE
【变式4-2】(多选)下列有关光学现象的说法正确的是( )
A.光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射
B.做双缝干涉实验时，仅用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大
C.在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的
D.光的偏振现象表明光是横波
答案 BD
分层训练
【基础过关】
1．下列光学现象与原理解释正确的是（ ）
A．在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光可增大干涉条纹间距
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的全反射原理
C．光的偏振现象证明光是横波
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由于光的折射导致的
【答案】C
【详解】A．双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光，因黄光的波长小于红光，根据
可知干涉条纹间距减小。故A错误；
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当制眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的偏振原理。故B错误；
C．光的偏振现象证明光是横波。故C正确；
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由于光的干涉导致的。故D错误。
故选C。
2．能说明光是横波的是（ ）
A．光导纤维中的全反射现象
B． 薄膜干涉形成条纹状的像
C．偏振滤光片使相机清晰拍摄车内情况
D．光经过大头针尖的衍射现象
【答案】C
【详解】A．横波和纵波都能发生全反射，不能因此确定光是横波还是纵波，故A不符合题意；
BD．干涉和衍射是所有波的特性，光能发生干涉和衍射，说明光具有波动性，但不能因此确定光是横波还是纵波，故BD不符合题意；
C．光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直，即说明光是横波，故C符合题意。
故选C。
3．关于光现象及其应用，下列说法正确的是（ ）
A．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是光的干涉现象
B．如果可以通过在眼镜上镀膜的方法制作防蓝光眼镜，则镀膜的厚度应为蓝光在薄膜中波长的二分之一
C．摄影师在拍摄池中游鱼时可以通过在照相机镜头前装偏振片的方法减弱水面反射光的干扰
D．医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光相干性好这个特点
【答案】C
【详解】A．树叶之间有彩色光环是光的衍射现象，A错误；
B．镀膜的厚度是蓝光在薄膜中波长的二分之一时，膜的前、后面反射的蓝光发生干涉，将增加蓝光透过镜片，镀膜的厚度应为蓝光在薄膜中波长的四分之一，B错误；
C．摄影师在镜头前装偏振片可以利用光的偏振来减弱部分反射光的影响，从而拍摄到自己想拍摄的内容，C正确；
D．医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光能量大这个特点，D错误。
故选C。
4．利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像，其中有一种“彩虹”雪花，中间部分有一个夹有空气的薄冰层，呈彩色花纹。下列现象的原理与之相同的是（ ）
A．泊松亮斑
B．阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹
C．利用光导纤维传递信息，实现光纤通信
D．电影院放映3D影片，佩戴立体眼镜，形成立体效果
【答案】B
【详解】该现象是光的干涉现象，则
A．泊松亮斑是光的衍射，原理与该现象不相同，选项A错误；
B．阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉，原理与该现象相同，选项B正确；
C．利用光导纤维传递信息，实现光纤通信，是全反射现象，原理与该现象不相同，选项C错误；
D．电影院放映3D影片，佩戴立体眼镜，形成立体效果，是光的偏振，原理与该现象不相同，选项D错误。
故选B。
5．如图所示，一束激光照射在单缝上，在缝后屏上得到明暗相间的条纹，下列说法中正确的是（ ）
A．用激光作为光源主要是利用激光亮度高的特性
B．光屏上得到的是等间距的条纹
C．换用更窄的单缝，条纹变宽
D．换用频率更大的激光照射单缝，条纹变宽
【答案】C
【详解】A．用激光作为光源主要是利用激光相干性好的特性，故A错误；
B．光通过单缝时发生了衍射，光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，故B错误；
C．当孔径或障碍物的尺寸小于波长或与波长相差不大时衍射现象更明显，因此当单缝变窄时，条纹将变宽，故C正确；
D．换用频率更大的激光照射单缝，波长更短，条纹变窄，故D错误。
故选C。
6．如图所示是利用位移传感器测速度的装置，发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。从B接收到红外线脉冲开始计时，到接收到超声波脉冲时停止计时，根据两者时间差确定A与B间距离。则下列说法正确的是（ ）
A．B接收的超声波与A发出的超声波频率相等
B．时间差不断增大时说明A一定在加速远离B
C．红外线与超声波均能在真空中传播
D．红外线能发生偏振现象，而超声波不能发生偏振现象
【答案】D
【详解】A．根据多普勒效应，发射器A向右运动，远离接收器B测量到的超声波频率比A发出的超声波的低，故A错误；
B．设发射脉冲信号时A与B的距离为x，由公式可得
因为红外线速度远大于超声波速度，上式得
那么超声波速度不变，时间差不断增大时A与B距离不断增大，跟A加速运动没有联系，故B错误；
C．红外线是电磁波可以在真空中传播，但真空不能传声，所以超声波不可以在真空中传播，故C错误；
D．只有横波才能发生偏振现象，红外线是电磁波为横波，可以产生偏振现象，超声波为纵波不可以产生偏振现象，故D正确。
故选D。
7．鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法错误的是（ ）
A．到达O处的光的强度会明显减弱
B．到达O处的光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于α
【答案】B
【详解】AB．自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；
CD．若将A或B转动一个角度，使得O处光的强度最大，说明它们转过的角度等于α，故CD正确。
本题选错误的，故选B。
8．某兴趣小组剪裁、拼接偏振片来显示偏振光的偏振方向。先将偏振片按图甲的虚线剪出18片顶角为20°的等腰梯形，偏振片透振方向与各个等腰梯形的对称轴均平行，后将其拼接成圆环如图乙，制作成了“新型偏振片”。将“新型偏振片”放置在液晶屏幕前，观察液晶屏幕发出的白色偏振光，可能观察到的现象是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】因为偏振片透振方向与各个等腰梯形的对称轴均平行，则假设沿某一方向偏振的光的偏振方向与该等腰梯形的偏振片的透振方向相同，则光线最强，与之共线对称的另一个等腰梯形透振方向也是与该偏振光平行的，光线也是最强的；与之垂直的两个等腰梯形的透振方向与该偏振光的方向垂直，则光线最暗，可知可能观察到的现象是图A所示。
故选A。
9．关于光现象的分析和理解，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角θ1逐渐增大到某一值后不再会有光线从a'面射出
B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是纵波
C．图丙是双缝干涉示意图，若只增大双缝到屏的距离，两相邻亮条纹间距离Δx将减小
D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象
【答案】D
【详解】A．图甲中，根据几何关系可知，上表面的折射角等于下表面的入射角，当θ1等于90°时，下表面的入射角才等于临界角，下表面才发生全反射，所以无论怎么增大入射角，下表面的入射角都不会达到临界角，下表面都不会发生全反射，光线一定能从下表面a'射出，故A错误；
B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是横波，故B错误；
C．图丙是双缝干涉示意图，根据
Δx=Ldλ
若只增大双缝到屏的距离L，两相邻亮条纹间距离将增大，故C错误；
D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象，故D正确。
故选D。
10．对下列甲、乙、丙、丁图，说法正确的是（ ）
A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距相等的明暗相间干涉条纹
B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出
C．图丙是利用光的衍射检测工件的平整度
D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波
【答案】D
【详解】A．牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成，用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，A错误；
B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，光线在下表面的入射角等于上表面的折射角，所以不论入射角如何增大，不会产生全反射，玻璃砖中都会有光线，由于射向玻璃砖的光线与射出光线为平行光线，因此可知一定有光线从下表面射出，B错误；
C．图丙是利用光的干涉检测工件的平整度，C错误；
D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，说明光是横波，经偏振片会产生偏振现象，D正确。
故选D。
11．（多选）激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法正确的是（ ）
A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度
B．激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息
C．能用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好
【答案】ABD
【详解】A．激光的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，所以可以用来控制核聚变，故A正确；
B．激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确；
C．能用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误；
D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好，在传播很远距离后还可以保持一定的强度，故D正确。
故选ABD。
12．（多选）旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角称“旋光角”，与糖溶液浓度有关，测量值与标准值比较能确定含糖量。如图，自然光源S与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则（ ）
A．O处光强减弱
B．O处光强不变
C．B转一角度使O处光强最强，B转过角度
D．A转一角度使O处光强最强，A转过角度
【答案】ACD
【详解】AB．不放样品时，转动B使O处光强最强，此时A、B的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使经过A的偏振光产生“旋光角”，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将减弱，故A正确，B错误；
CD．根据前面分析可知，放入样品后，穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向存在夹角，若B转一角度使O处光强最强，则B转过角度，同理可知若A转一角度使O处光强最强，则A转过角度，故CD正确。
故选ACD。
13．（多选）以下说法中正确的是（ ）
A．图甲可知，系统发生共振时驱动力的频率为
B．图乙是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为绿色光，两相邻亮条纹间距离增大
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若只增大薄片的厚度，条纹间距将变大
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时。从图示位置开始转动90°时，光屏P上的光亮度最暗
【答案】AD
【详解】A．从图甲可以看出共振曲线在f0处振幅最大，则系统发生共振时驱动力的频率为f0，故A正确；
B．乙图中，根据
若只将光源由红色光改为绿色光，波长减小，两相邻亮条纹间距离减小，故B错误；
C．当增大薄片的厚度，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，故C错误；
D．当M固定不动，缓慢转动N时。从图示位置开始转动90°时，则M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗，故D正确。
故选AD。
14．原子发生受激辐射时，发出的光的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，形成激光。激光测距仪——激光雷达（发出极短时间的激光脉冲）用来测量距离可以达到很高的精度，同时它还能测定被测目标的方位、运动速度和轨道，甚至能描述目标的形状，进行识别和自动跟踪。
(1)说明激光的主要特点。
(2)1969年7月，美国“阿波罗”宇宙飞船在登月科考活动中，在月球上安放了一台激光反射器，这台反射器成功地解决了用激光测量月地间距离的问题。请分析这台激光反射器需要用什么光学仪器。
(3)在光的干涉实验中，为什么使用激光产生的干涉现象最清晰？
(4)激光束可切割物质，焊接金属以及在硬质难熔物体上打孔，是利用了激光的什么性质？
【答案】(1)高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好
(2)全反射棱镜
(3)激光单色性好，相干性好
(4)激光高能量，且方向性好
【详解】（1）激光的主要特点是：高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好。
（2）要想利用激光测量月地间距离，需要让从地球射向月球的激光沿原路反射回来，全反射棱镜可以做到这一点。
（3）激光单色性好，相干性好，易得到稳定的相干光源。
（4）激光束可切割物质，焊接金属以及在硬质难熔物体上打孔，是利用了激光高能量，且方向性好的特性。
15．某同学利用微波发射器和接收器研究电磁波。发射器可发射频率为的一定强度的电磁波，接收器可显示接收到电磁波的强度。
（1）如图（a）所示，接收器和发射器置于同一直线上，在发射器和接收器前均加装一偏振片，此时接收器显示接收到的信号最强。若接收器按图示方向沿轴线转动，接收到信号的强度如何变化？
（2）如图（b）所示，在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化。解释为何接收器位于双缝连线的中垂线上时，接收到的信号最强。
【答案】（1）变弱；（2）见解析
【详解】（1）由题意可知在发射器和接收器前均加装一偏振片，此时接收器显示接收到的信号最强，可知此时两个偏振片平行，当收器按图示方向沿轴线转动，接受到的信号将变弱；
（2）发射器发出的信号经过双缝后发生干涉，在右侧虚线上形成一系列信号增强点和信号减弱点，所以接收器沿虚线移动时，接收器接受到的信号会在有和无之间变化，双缝连线的中垂线上处于信号增强点，由于离双缝最近，所以信号损失的能量最小，所以接收到的信号最强。
【能力提升】
1．有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（ ）
A．该魔术说明光是纵波
B．该魔术对观众的观察角度有要求
C．只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D．该魔术中对两偏振片卷起来的方式有要求
【答案】D
【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，A错误；
B．任何角度的光都会发生偏振现象，不同角度的观众看到的现象相同，该魔术对观众的观察角度无要求，B错误；
CD．当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放两片偏振方向互相垂直的卷起来的偏振片时，自然光不能通过，形成黑影，看起来就像一道墙，一片偏振片无法完成实验，C错误，D正确。
故选D。
2．当入射的自然光以某特定角度射入界面时，反射光线与折射光线是互相垂直的偏振光，通常将此角度叫布儒斯特角。如图所示，一束光线从真空中射入折射率的介质，入射角为，已知光在真空中的传播速度，下列说法中不正确的是（ ）
A．当入射角时，会发生全反射现象
B．当入射角为布儒斯特角时，反射光与入射光一样都是横波
C．布儒斯特角满足关系
D．光在此介质中的传播速度为
【答案】A
【详解】A．发生全反射的条件是光从光密介质到光疏介质且入射角达到临界角，所以光从空气中射入介质中不可能会发生全反射现象，选项A错误；
B．光是一种横波，不管反射光还是入射光都是横波，选项B正确；
C．当反射光与折射光垂直时，则
即布儒斯特角满足关系
选项C正确；
D．光在介质中的传播速度
得
选项D正确。
本题选择不正确的，故选A。
3．物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
B．如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的干涉现象来传递信息的
C．如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉
D．如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象
【答案】D
【详解】A．如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的。故A错误；
B．如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射现象来传递信息的。故B错误；
C．如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易产生衍射。故C错误；
D．如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象。故D正确。
故选D。
4．某同学利用如图所示的装置研究一些光学现象。已知激光源发出的激光是偏振光，下列关于该装置和相关现象的说法正确的是（ ）

A．激光源发出的激光相位差不恒定
B．若在缝屏上先、后安装透振方向水平和竖直的偏振片，照射到光屏上的光强度一定不变
C．若在缝屏上安装的是双缝，光屏上得到的是明暗相间等距的条纹，且增大双缝间距条纹变宽
D．若在缝屏上安装的是单缝，光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，且单缝变窄中央亮条纹变宽
【答案】D
【详解】A．激光源发出的激光相位差恒定，故A错误；
B．若在缝屏上先、后安装透振方向水平和竖直的偏振片，由于偏振片只允许一个方向的激光通过，所以照射到光屏上的光强度一定变化，故B错误；
C．若在缝屏上安装的是双缝，光屏上得到的是明暗相间等距的条纹，增大双缝间距时由
可知条纹变窄。故C错误；
D．若在缝屏上安装的是单缝，光通过单缝时发生衍射，光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹。当孔径或障碍物的尺寸小于波长或与波长相差不大时衍射现象明显，所以单缝变窄时衍射现象明显，中央亮条纹变宽。故D正确。
故选D。
5．在塑料瓶的侧面开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。让激光透过瓶子水平射向小孔，如图所示，激光将沿着水流传播，下列说法正确的是（ ）
A．激光束发生弯曲是因为激光在水流与空气的分界面发生了折射
B．激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度
C．瓶中液体折射率越大，激光越容易沿水流传播
D．激光器距瓶越近，激光越容易沿水流传播
【答案】C
【详解】A．激光束发生弯曲是因为激光在水流与空气的分界面发生了全反射，故A错误；
B．根据
可知，折射率越大，光在其中传播速度越小，故激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，故B错误；
C．根据
可知，折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射，激光越容易沿水流传播，故C正确；
D．激光器距瓶的远近，不改变激光在水流与空气的分界面处入射角的大小，所以不影响激光在水中的传播，故D错误。
故选C。
6．下列说法不正确的是（ ）
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
【答案】B
【详解】A．甲图中a束光折射角大，折射率小，根据可知，a束光在水珠中的传播速度大，故A正确，不符题意；
B．乙图中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i