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1、2024版高中同步新教材选择性必修第一册人教物理备课资源第四章光6光的偏振激光基础过关练题组一光的偏振1.(2023湖南长沙期末)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,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象。这个实验表明()A.光是电磁波B.光是一种横波C.光是一种纵波D.光是一种波长很短的波2.如图所示,一束自然光照射到偏振片上,偏振片右侧放置光屏,则图中光屏上发亮的有(偏振片上用箭头表示其透振方向)()3.(2022江苏镇江一中阶段性检测)如图所示,两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片,现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片
2、P上,再通过偏振片Q。现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90,下列说法正确的是()A.M、P间为偏振光B.P、Q间为自然光C.P、Q间的光线亮度逐渐变暗D.光屏N上的光线亮度逐渐变暗4.(2023广东韶关实验中学月考)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是()A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同B.偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光5.(2023吉林长春期末)夏天柏油路面上的反射光是偏振
3、光,其振动方向与路面平行。人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的,镜片的透振方向应是()A.竖直的B.水平的C.斜向左上45D.斜向右上45题组二激光的特点及应用6.(2022四川遂宁期末)下列关于激光的说法正确的是()A.可利用激光进行通信B.可利用激光加工坚硬材料C.可利用激光进行室内照明D.激光是由自然界中某种物质直接发光产生的7.关于激光的应用,以下说法正确的是()A.光纤通信是应用激光平行度好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中传递信息B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息,是应用了激光相干性好的特点C.医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤,是应用了激光亮度高的特点D.“激光测距雷
4、达”利用激光测量很远目标的距离,是应用了激光亮度高的特点答案与分层梯度式解析第四章光6光的偏振激光基础过关练1.B2.ABD3.D4.BD5.A6.AB7.C1.B当以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这说明光的振动方向与传播方向垂直,故光的偏振现象说明了光是一种横波。故选B。2.ABD自然光通过偏振片后成为偏振光,偏振光照射在偏振片上,当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行时能够顺利通过,否则不能顺利通过,故A、B、D正确,C错误。3.DM、P间为自然光,经过偏振片P后变为偏振光,P、Q间为偏振光,A、B错误;偏振片P由图示位置旋转90的过程中,P、Q间的光
5、线亮度不变,屏上光线亮度逐渐变暗,当偏振片P与偏振片Q垂直时,光屏上最暗,C错误,D正确。故选D。4.BD自然光沿各个方向振动的光波的强度相同,A错误;偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光,B正确;自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后不能还原为自然光,C错误;太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光,D正确。故选B、D。5.A人佩戴的太阳镜镜片的透振方向应与反射光的振动方向垂直,由于反射光的振动方向与路面平行,则镜片的透振方向应该沿竖直方向。故选A。6.AB激光能够传递声音、图像等信息,因此可以利用激光进行通信,A正确;激光的强度很大,可以用来切割、
6、加工较硬的材料,B正确;激光的亮度高且平行度好,不适合用于室内照明,C错误;激光是人造光,自然界中无法直接产生,D错误。7.C由于激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息,光纤通信就是应用激光的相干性好的特点,A不符合题意;由于平行度好,激光可以会聚到很小的一点,让这一点照射到DVD机、CD唱机或计算机的光盘上,就可以读出光盘上记录的信息,所以计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光的平行度好的特点,B不符合题意;激光的亮度高,把激光束会聚起来照射到物体上,可以使物体的被照部分在极短时间内熔化或汽化,医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点,C符合题意
7、;“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离,是应用了激光平行度好的特点,D不符合题意。第四章光本章复习提升易混易错练易错点1光线多次经过界面时考虑不周1.如图所示,一束光线由空气射到半圆形玻璃砖平直表面的圆心处,玻璃砖的半圆表面(反射面)镀有银,则下列光路图能正确、完整地表示光线行进过程的是()易错点2对光路可逆性理解不透2.如图所示,人眼在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上,则激光应对着哪一位置射出()A.b的下方B.b的上方C.b处D.无法确定易错点3不清楚薄膜干涉的原理3.如图所示是一竖立的肥皂薄膜的截面,一束单色平行光射向薄膜,在薄膜上产生干涉条纹,则下列说法
8、错误的是()A.干涉条纹的产生是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.观察干涉条纹时,应在入射光的同一侧,薄膜上的干涉条纹是水平的C.观察干涉条纹时,薄膜上的干涉条纹是水平的,若薄膜在竖直面内转过90度角,则条纹将变成竖直的D.用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小易错点4不考虑介质结构,盲目套用规律4.如图所示,在水中有一个用厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜,里面是空气,一束白光A从棱镜的左边射入,从三棱镜的右边射出时发生色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则()A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光C.从a点和b点射
9、出的都是紫光,从ab中点射出的是红光D.从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光易错点5不能确定全反射的临界光线5.(2021湖南永州模拟)半径为R的半圆柱体玻璃砖,截面如图所示,O为圆心,已知玻璃的折射率为2。一束光以与MN边成45角的方向射向半圆柱体玻璃砖,求能从MN射出的光束的宽度。思想方法练一、对称法方法概述应用对称性求解某些具体的物理问题的方法称为对称法。利用对称法分析光路问题,可以快速得出光的入射角或折射角,确定光路中的几何关系,避免复杂的数学演算和推导,大大提升解题效率。1.一块两面平行的玻璃砖的底面涂有反射层,一束由a、b两种单色光组成的复色光以45入射角斜射到玻璃砖
10、的上表面,经折射、反射再折射的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射,则玻璃砖对单色光(填“a”或“b”)的折射率大,单色光(填“a”或“b”)在玻璃砖中传播的时间长;两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互(填“平行”或“不平行”)。2.一半圆柱形透明物体的横截面如图所示,底面AOB镀银,O表示半圆截面的圆心,一束光线从M点射入,从N点射出,入射角为 30,MOA=60,NOB=30。求:(1)光线在M点的折射角;(2)透明物体的折射率。 二、临界分析法方法概述通过前面的学习,我们已经了解到临界分析法就是直接从临界状态和相应的临界值入手,求出所研究问题的特殊规律和特殊解,然后以此对一般情况进行
11、分析、讨论和推理的方法。在光学问题中,一般需要找出特殊光线,如“恰好发生全反射的光线”“恰好能射入(或射出)介质的光线”“沿半径方向入射的光线”。3.光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率应大于或等于2。在抽制光纤时,为检测材料是否合格,将样品材料用模具制成半径为R的半圆柱体,如图所示,再用一束可以转动的光束CO沿截面半径射向材料的O点,当45时屏上只有一个光点,就说明材料合格。(1)写出质检人员推断的原理;(2)写出公司规定“光纤内芯玻璃材料的折射率应大于或等于2”的原因。答案与分层梯度式解析第四章光本章复习提升易混易错练1.D2.C3.C4.B1.D光线在圆心处发生折射和反射,折射光线进入玻
12、璃砖,经半圆表面反射后沿原路返回;光从玻璃射向空气时,在界面上发生反射和折射。故A、B、C错误,D正确。错解分析可能出错的地方有两处:(1)忽略了光线第一次射到半圆表面后的反射或折射;(2)忽视光路的可逆性。遇到此类问题需注意:光线从半圆形玻璃砖的圆心射入,其折射光线经圆弧面反射后必将原路返回。2.C人眼看到的是鱼的虚像,鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼,由光路可逆知,当激光从a处向b处发射时,经水面折射后将刚好照射到鱼身上,选C。错解分析误认为用激光照到鱼身上与用鱼叉叉鱼情况相同,忽略了激光从空气进入水中时也要发生折射,从而错选A。3.C由于重力的作用,肥皂薄膜形成了上薄下厚的形状,干涉
13、条纹是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果,故A说法正确;观察干涉条纹时,应在入射光的同一侧,且薄膜干涉是等厚干涉,同一条纹对应的薄膜厚度相同,故条纹是水平的,B说法正确,C说法错误;其他条件相同时,干涉条纹间距与光的波长成正比,由于黄光波长较长,故用黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距较大,用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距较小,故D说法正确。错解分析由于不清楚薄膜干涉的原理,从而可能认为C选项的说法正确。解答此题需明确薄膜干涉是等厚干涉,同一条纹对应的薄膜厚度相同,因此条纹是水平的,即使对薄膜进行了旋转,由于重力的作用,稳定后仍然形成上薄下厚的形状,干涉条纹仍为水平的。4.B光从左边界面
14、射入后,发生折射现象,由于水对紫光的折射率比对红光的大,所以当光从水中射入空气中,在入射角相同的情况下,折射角不同,紫光的折射角大于红光的折射角,故从a点射出的为紫光,从b点射出的为红光,故B正确。错解分析本题易错选A项,错误原因在于把中空的三棱镜当作了普通的三棱镜。“通过棱镜的光线向底边方向偏折,光的频率越高,偏折的角度越大”不适用于本题,切忌生搬硬套。5.答案22R解析玻璃的折射率为2,故光由玻璃射向空气时发生全反射的临界角C=45。如图所示,进入玻璃中的光线沿半径方向直达圆心O,且在界面MN处的入射角等于临界角,恰好在O点发生全反射。光线左侧的光线(如光线)发生折射后,射在MN上发生全反
15、射,不能从MN面射出。光线右侧的光线发生折射后,射到MN上的入射角均小于临界角,能从MN面上射出。最右边射向玻璃砖的光线与玻璃砖相切,入射角i=90,由折射定律知sin r=sinin=22,则r=45,故光线射入玻璃砖后将垂直MN从MN面上的E点射出。所以在MN面上射出的光束宽度OE=R sin r=22R。错解分析常因无法根据临界条件找出恰好发生全反射的光线或无法找出所需的特殊光线而导致无法求解。解决此类问题的方法:利用半圆形玻璃砖的特殊性寻找特殊光线,往往特殊光线均沿半径方向。思想方法练1.答案aa平行解析由题图可知,光线从空气斜射到玻璃砖上表面,单色光a、b的入射角相等,单色光a的折射
16、角更小,因此玻璃砖对单色光a的折射率大。设光在玻璃砖上表面发生折射时的折射角为r,则n=sin45sinr;设玻璃砖的厚度为d,则光在玻璃砖中传播的路程s=2dcosr,传播的时间t=sv=nsc=sin45csinr2dcosr=4dsin45csin2r,因为r45,所以2r90,综上可知,折射角越小,光在玻璃砖中传播的时间越长,故单色光a在玻璃砖中传播的时间长。根据光路可逆和对称性可知,两束光从玻璃砖出射后相互平行。方法点津对本题来说,如图所示,光线、关于法线1对称,结合光路具有可逆性可知,出射光a与入射光也关于此法线对称;光线、关于法线2对称,同理可知,出射光b也与入射光关于此法线对称
17、,可得a、b一定平行。2.答案(1)15(2)6+22解析(1)光线射入透明物体内部,在底面AOB上发生反射,如图所示,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点关于底面AOB对称,Q、P、N三点共线。设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,OMQ=,PNF=根据题意有=30由几何关系得PNO=PQO=r,于是+r=60且+r=联立各式解得r=15(2)根据折射率公式有n=sinisinr=sin30sin15=6+22方法点津先作出M关于直径AB的对称点Q,则Q、N的连线与AB的交点P为入射点,MP与QP关于AB对称,再根据几何关系确定折射角。3.答案见解析解析(1)如图所示,光束CO射向O点
18、后,当较大时,在O点同时发生折射和反射,在屏上出现P和Q两个光斑;减小时,r逐渐变大,由折射定律可知i也增大;当r增大到临界角时折射光线消失,屏上只有反射光线产生的光斑;合格的材料的折射率n2,由临界角公式sin C=1n得sin C=1n22,解得C45。因此,在45时,屏上只有一个光点,就说明材料是合格的。(2)取一段光纤,若任意一束光DE从端面中心E点以角入射,经端面折射后到达F点,若能在F点发生全反射,就可实现光信号的传输。在E点,有n=sinsin在F点刚好发生全反射时,有sin =1n由于sin2+sin2=1,可得n=1+sin2当角接近90时折射光还能在F点发生全反射,需要n2。方法点津对本题来说,当45时屏上只有一个光点,说明=45时光恰好发生了全反射,借助发生全反射时的光路图,结合几何关系,便可使问题