2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊(cè)人教物理備課資源第6節(jié) 光的偏振　激光

2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊(cè)人教物理備課資源第四章光6光的偏振激光基礎(chǔ)過關(guān)練題組一光的偏振1.(2023湖南長(zhǎng)沙期末)如圖所示,讓太陽光或白熾燈光通過偏振片P和Q,以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q,可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化,這是光的偏振現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明()A.光是電磁波B.光是一種橫波C.光是一種縱波D.光是一種波長(zhǎng)很短的波2.如圖所示,一束自然光照射到偏振片上,偏振片右側(cè)放置光屏,則圖中光屏上發(fā)亮的有(偏振片上用箭頭表示其透振方向)()3.(2022江蘇鎮(zhèn)江一中階段性檢測(cè))如圖所示,兩光屏間放有兩個(gè)透振方向相互平行的偏振片,現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到偏振片P上,再通過偏振片Q?，F(xiàn)以光的傳播方向?yàn)檩S使偏振片P由圖示位置旋轉(zhuǎn)90°,下列說法正確的是()A.M、P間為偏振光B.P、Q間為自然光C.P、Q間的光線亮度逐漸變暗D.光屏N上的光線亮度逐漸變暗4.(2023廣東韶關(guān)實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)關(guān)于自然光和偏振光,以下說法正確的是()A.自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,但是沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度可以不相同B.偏振光是在垂直于傳播方向的平面上,只沿著某一特定方向振動(dòng)的光C.自然光透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光,偏振光經(jīng)過一個(gè)偏振片后又還原為自然光D.太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光5.(2023吉林長(zhǎng)春期末)夏天柏油路面上的反射光是偏振光,其振動(dòng)方向與路面平行。人佩戴的太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃制成的,鏡片的透振方向應(yīng)是()A.豎直的B.水平的C.斜向左上45°D.斜向右上45°題組二激光的特點(diǎn)及應(yīng)用6.(2022四川遂寧期末)下列關(guān)于激光的說法正確的是()A.可利用激光進(jìn)行通信B.可利用激光加工堅(jiān)硬材料C.可利用激光進(jìn)行室內(nèi)照明D.激光是由自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的7.關(guān)于激光的應(yīng)用,以下說法正確的是()A.光纖通信是應(yīng)用激光平行度好的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息B.計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息,是應(yīng)用了激光相干性好的特點(diǎn)C.醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來切除腫瘤,是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)D.“激光測(cè)距雷達(dá)”利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離,是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)

答案與分層梯度式解析第四章光6光的偏振激光基礎(chǔ)過關(guān)練1.B2.ABD3.D4.BD5.A6.AB7.C1.B當(dāng)以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q,可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化,這說明光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直,故光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種橫波。故選B。2.ABD自然光通過偏振片后成為偏振光,偏振光照射在偏振片上,當(dāng)偏振光的振動(dòng)方向與偏振片的透振方向平行時(shí)能夠順利通過,否則不能順利通過,故A、B、D正確,C錯(cuò)誤。3.DM、P間為自然光,經(jīng)過偏振片P后變?yōu)槠窆?P、Q間為偏振光,A、B錯(cuò)誤;偏振片P由圖示位置旋轉(zhuǎn)90°的過程中,P、Q間的光線亮度不變,屏上光線亮度逐漸變暗,當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時(shí),光屏上最暗,C錯(cuò)誤,D正確。故選D。4.BD自然光沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度相同,A錯(cuò)誤;偏振光是在垂直于傳播方向的平面上,只沿著某一特定方向振動(dòng)的光,B正確;自然光透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光,偏振光經(jīng)過一個(gè)偏振片后不能還原為自然光,C錯(cuò)誤;太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光,D正確。故選B、D。5.A人佩戴的太陽鏡鏡片的透振方向應(yīng)與反射光的振動(dòng)方向垂直,由于反射光的振動(dòng)方向與路面平行,則鏡片的透振方向應(yīng)該沿豎直方向。故選A。6.AB激光能夠傳遞聲音、圖像等信息,因此可以利用激光進(jìn)行通信,A正確;激光的強(qiáng)度很大,可以用來切割、加工較硬的材料,B正確;激光的亮度高且平行度好,不適合用于室內(nèi)照明,C錯(cuò)誤;激光是人造光,自然界中無法直接產(chǎn)生,D錯(cuò)誤。7.C由于激光是相干光,所以它能像無線電波那樣被調(diào)制,用來傳遞信息,光纖通信就是應(yīng)用激光的相干性好的特點(diǎn),A不符合題意;由于平行度好,激光可以會(huì)聚到很小的一點(diǎn),讓這一點(diǎn)照射到DVD機(jī)、CD唱機(jī)或計(jì)算機(jī)的光盤上,就可以讀出光盤上記錄的信息,所以計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光的平行度好的特點(diǎn),B不符合題意;激光的亮度高,把激光束會(huì)聚起來照射到物體上,可以使物體的被照部分在極短時(shí)間內(nèi)熔化或汽化,醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn),C符合題意;“激光測(cè)距雷達(dá)”利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離,是應(yīng)用了激光平行度好的特點(diǎn),D不符合題意。第四章光本章復(fù)習(xí)提升易混易錯(cuò)練易錯(cuò)點(diǎn)1光線多次經(jīng)過界面時(shí)考慮不周1.如圖所示,一束光線由空氣射到半圓形玻璃磚平直表面的圓心處,玻璃磚的半圓表面(反射面)鍍有銀,則下列光路圖能正確、完整地表示光線行進(jìn)過程的是()易錯(cuò)點(diǎn)2對(duì)光路可逆性理解不透2.如圖所示,人眼在a處看到魚在水中的b處。若從a處射出一束激光欲照射到魚身上,則激光應(yīng)對(duì)著哪一位置射出()A.b的下方B.b的上方C.b處D.無法確定易錯(cuò)點(diǎn)3不清楚薄膜干涉的原理3.如圖所示是一豎立的肥皂薄膜的截面,一束單色平行光射向薄膜,在薄膜上產(chǎn)生干涉條紋,則下列說法錯(cuò)誤的是()A.干涉條紋的產(chǎn)生是光在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B.觀察干涉條紋時(shí),應(yīng)在入射光的同一側(cè),薄膜上的干涉條紋是水平的C.觀察干涉條紋時(shí),薄膜上的干涉條紋是水平的,若薄膜在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)過90度角,則條紋將變成豎直的D.用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比用黃光照射時(shí)小易錯(cuò)點(diǎn)4不考慮介質(zhì)結(jié)構(gòu),盲目套用規(guī)律4.如圖所示,在水中有一個(gè)用厚度不計(jì)的薄玻璃片做成的中空三棱鏡,里面是空氣,一束白光A從棱鏡的左邊射入,從三棱鏡的右邊射出時(shí)發(fā)生色散,射出的可見光分布在a點(diǎn)和b點(diǎn)之間,則()A.從a點(diǎn)射出的是紅光,從b點(diǎn)射出的是紫光B.從a點(diǎn)射出的是紫光,從b點(diǎn)射出的是紅光C.從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紫光,從ab中點(diǎn)射出的是紅光D.從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紅光,從ab中點(diǎn)射出的是紫光易錯(cuò)點(diǎn)5不能確定全反射的臨界光線5.(2021湖南永州模擬)半徑為R的半圓柱體玻璃磚,截面如圖所示,O為圓心,已知玻璃的折射率為2。一束光以與MN邊成45°角的方向射向半圓柱體玻璃磚,求能從MN射出的光束的寬度。

思想方法練一、對(duì)稱法方法概述應(yīng)用對(duì)稱性求解某些具體的物理問題的方法稱為對(duì)稱法。利用對(duì)稱法分析光路問題,可以快速得出光的入射角或折射角,確定光路中的幾何關(guān)系,避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)演算和推導(dǎo),大大提升解題效率。1.一塊兩面平行的玻璃磚的底面涂有反射層,一束由a、b兩種單色光組成的復(fù)色光以45°入射角斜射到玻璃磚的上表面,經(jīng)折射、反射再折射的光路如圖所示。不考慮光在玻璃磚上表面的反射,則玻璃磚對(duì)單色光(填“a”或“b”)的折射率大,單色光(填“a”或“b”)在玻璃磚中傳播的時(shí)間長(zhǎng);兩束單色光從玻璃磚上表面出射后相互(填“平行”或“不平行”)。

2.一半圓柱形透明物體的橫截面如圖所示,底面AOB鍍銀,O表示半圓截面的圓心,一束光線從M點(diǎn)射入,從N點(diǎn)射出,入射角為30°,∠MOA=60°,∠NOB=30°。求:(1)光線在M點(diǎn)的折射角;(2)透明物體的折射率。二、臨界分析法方法概述通過前面的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)了解到臨界分析法就是直接從臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界值入手,求出所研究問題的特殊規(guī)律和特殊解,然后以此對(duì)一般情況進(jìn)行分析、討論和推理的方法。在光學(xué)問題中,一般需要找出特殊光線,如“恰好發(fā)生全反射的光線”“恰好能射入(或射出)介質(zhì)的光線”“沿半徑方向入射的光線”。3.光纖公司規(guī)定光纖內(nèi)芯玻璃材料的折射率應(yīng)大于或等于2。在抽制光纖時(shí),為檢測(cè)材料是否合格,將樣品材料用模具制成半徑為R的半圓柱體,如圖所示,再用一束可以轉(zhuǎn)動(dòng)的光束CO沿截面半徑射向材料的O點(diǎn),當(dāng)θ≤45°時(shí)屏上只有一個(gè)光點(diǎn),就說明材料合格。(1)寫出質(zhì)檢人員推斷的原理;(2)寫出公司規(guī)定“光纖內(nèi)芯玻璃材料的折射率應(yīng)大于或等于2”的原因。

答案與分層梯度式解析第四章光本章復(fù)習(xí)提升易混易錯(cuò)練1.D2.C3.C4.B1.D光線在圓心處發(fā)生折射和反射,折射光線進(jìn)入玻璃磚,經(jīng)半圓表面反射后沿原路返回;光從玻璃射向空氣時(shí),在界面上發(fā)生反射和折射。故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。錯(cuò)解分析可能出錯(cuò)的地方有兩處:(1)忽略了光線第一次射到半圓表面后的反射或折射;(2)忽視光路的可逆性。遇到此類問題需注意:光線從半圓形玻璃磚的圓心射入,其折射光線經(jīng)圓弧面反射后必將原路返回。2.C人眼看到的是魚的虛像,魚“發(fā)出”的光線經(jīng)水面折射后進(jìn)入人眼,由光路可逆知,當(dāng)激光從a處向b處發(fā)射時(shí),經(jīng)水面折射后將剛好照射到魚身上,選C。錯(cuò)解分析誤認(rèn)為用激光照到魚身上與用魚叉叉魚情況相同,忽略了激光從空氣進(jìn)入水中時(shí)也要發(fā)生折射,從而錯(cuò)選A。3.C由于重力的作用,肥皂薄膜形成了上薄下厚的形狀,干涉條紋是光在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果,故A說法正確;觀察干涉條紋時(shí),應(yīng)在入射光的同一側(cè),且薄膜干涉是等厚干涉,同一條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同,故條紋是水平的,B說法正確,C說法錯(cuò)誤;其他條件相同時(shí),干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比,由于黃光波長(zhǎng)較長(zhǎng),故用黃光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距較大,用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距較小,故D說法正確。錯(cuò)解分析由于不清楚薄膜干涉的原理,從而可能認(rèn)為C選項(xiàng)的說法正確。解答此題需明確薄膜干涉是等厚干涉,同一條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同,因此條紋是水平的,即使對(duì)薄膜進(jìn)行了旋轉(zhuǎn),由于重力的作用,穩(wěn)定后仍然形成上薄下厚的形狀,干涉條紋仍為水平的。4.B光從左邊界面射入后,發(fā)生折射現(xiàn)象,由于水對(duì)紫光的折射率比對(duì)紅光的大,所以當(dāng)光從水中射入空氣中,在入射角相同的情況下,折射角不同,紫光的折射角大于紅光的折射角,故從a點(diǎn)射出的為紫光,從b點(diǎn)射出的為紅光,故B正確。錯(cuò)解分析本題易錯(cuò)選A項(xiàng),錯(cuò)誤原因在于把中空的三棱鏡當(dāng)作了普通的三棱鏡。“通過棱鏡的光線向底邊方向偏折,光的頻率越高,偏折的角度越大”不適用于本題,切忌生搬硬套。5.答案22解析玻璃的折射率為2,故光由玻璃射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C=45°。如圖所示,進(jìn)入玻璃中的光線①沿半徑方向直達(dá)圓心O,且在界面MN處的入射角等于臨界角,恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射。光線①左側(cè)的光線(如光線②)發(fā)生折射后,射在MN上發(fā)生全反射,不能從MN面射出。光線①右側(cè)的光線發(fā)生折射后,射到MN上的入射角均小于臨界角,能從MN面上射出。最右邊射向玻璃磚的光線③與玻璃磚相切,入射角i=90°,由折射定律知sinr=sinin=22,則r=45°,故光線③射入玻璃磚后將垂直MN從MN面上的E點(diǎn)射出。所以在MN面上射出的光束寬度OE=Rsinr=錯(cuò)解分析常因無法根據(jù)臨界條件找出恰好發(fā)生全反射的光線或無法找出所需的特殊光線而導(dǎo)致無法求解。解決此類問題的方法:利用半圓形玻璃磚的特殊性尋找特殊光線,往往特殊光線均沿半徑方向。思想方法練1.答案aa平行解析由題圖可知,光線從空氣斜射到玻璃磚上表面,單色光a、b的入射角相等,單色光a的折射角更小,因此玻璃磚對(duì)單色光a的折射率大。設(shè)光在玻璃磚上表面發(fā)生折射時(shí)的折射角為r,則n=sin45°sinr;設(shè)玻璃磚的厚度為d,則光在玻璃磚中傳播的路程s=2dcosr,傳播的時(shí)間t=sv=nsc=sin45°csinr·2dcosr=4dsin45°csin2r,因?yàn)閞<45方法點(diǎn)津?qū)Ρ绢}來說,如圖所示,光線①、②關(guān)于法線1對(duì)稱,結(jié)合光路具有可逆性可知,出射光a與入射光⑤也關(guān)于此法線對(duì)稱;光線③、④關(guān)于法線2對(duì)稱,同理可知,出射光b也與入射光⑤關(guān)于此法線對(duì)稱,可得a、b一定平行。2.答案(1)15°(2)6解析(1)光線射入透明物體內(nèi)部,在底面AOB上發(fā)生反射,如圖所示,透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN,Q、M點(diǎn)關(guān)于底面AOB對(duì)稱,Q、P、N三點(diǎn)共線。設(shè)在M點(diǎn)處,光的入射角為i,折射角為r,∠OMQ=α,∠PNF=β根據(jù)題意有α=30°由幾何關(guān)系得∠PNO=∠PQO=r,于是β+r=60°且α+r=β聯(lián)立各式解得r=15°(2)根據(jù)折射率公式有n=sinisinr=方法點(diǎn)津先作出M關(guān)于直徑AB的對(duì)稱點(diǎn)Q,則Q、N的連線與AB的交點(diǎn)P為入射點(diǎn),MP與QP關(guān)于AB對(duì)稱,再根據(jù)幾何關(guān)系確定折射角。3.答案見解析解析(1)如圖所示,光束CO射向O點(diǎn)后,當(dāng)θ較大時(shí),在O點(diǎn)同時(shí)發(fā)生折射和反射,在屏上出現(xiàn)P和Q兩個(gè)光斑;減小θ時(shí),r逐漸變大,由折射定律可知i也增大;當(dāng)r增大到臨界角時(shí)折射光線消失,屏上只有反射光線產(chǎn)生的光斑