2019-2020学年高中物理第十三章光6光的偏振课后检测含解析新人教版选修3-4

2019-2020学年高中物理第十三章光6光的偏振课后检测含解析新人教版选修3-4

‎6　光的偏振 记一记 光的偏振知识体系 ‎1个现象——偏振现象 ‎1个区别——自然光和偏振光的区别 辨一辨 ‎1.横波和纵波都能产生偏振现象．(×)‎ ‎2．太阳光是沿某个特定方向振动的偏振光．(×)‎ ‎3．只要是波都能发生偏振现象．(×)‎ ‎4．自然光通过偏振片是得到偏振光的唯一办法．(×)‎ 想一想 ‎1.将一个偏振片放于眼睛的前方，观察通过窗户进入室内的自然光，转动偏振片，你感觉到的明暗有没有明显的变化？‎ 提示：无明显变化．因为自然光包含在垂直传播方向上一切方向的光且沿各个方向振动的光波的强度相同．‎ ‎2．通过偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的灯光或窗外的光，同时转动偏振片，你感觉到的明暗有无明显的变化？玻璃表面、光滑桌面的反射光是偏振光吗？‎ 提示：明暗有明显变化．因为玻璃表面、光滑桌面反射来的灯光或窗外的光及玻璃折射的光都是偏振光．‎ ‎3．将偏振片叠放在数字式电子表的液晶显示屏上，观察显示屏亮度的变化，为什么沿不同方向放置时会有不同的亮度？‎ 提示：因为电子表的液晶数字显示屏上、下两个板面处有两片偏振片，将偏振片放在显示屏上，使进入上表面的光的强度发生变化，导致显示屏亮度变化．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 练一练 ‎1.下列关于偏振光的说法中正确的是(　　)‎ A．自然光就是偏振光 B．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光 C．沿着一个特定方向振动的光叫偏振光 D．单色光就是偏振光 解析：自然光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；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光，故C项正确．‎ 答案：C ‎2．(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A．光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光 B．光振动沿各个方向均匀分布的光是偏振光 - 8 -‎ C．光振动沿特定方向的光才是偏振光 D．光振动沿特定方向的光才是自然光 解析：根据自然光、偏振光的概念易判断出A、C两项正确．‎ 答案：AC ‎3．(多选)如下图所示，P是偏振片，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，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光(　　)‎ 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：根据光偏振的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，光都能通过偏振片．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片．故A、B、D三项正确．‎ 答案：ABD ‎4．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过，如果将其中一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述哪一种现象(　　)‎ A．透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零 B．透过的光强先增强，然后减小到非零的最小值 C．透过的光在整个过程中都增强 D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强 解析：两个偏振片紧靠在一起，不能让光通过，说明两个偏振片的透振方向垂直，将其中一个旋转180°的过程中，两个偏振片的透振方向从垂直到平行再到垂直，通过的光强先增大后减小，故A项正确．‎ 答案：A ‎5．关于偏振光和自然光，下列观点正确的是(　　)‎ A．自然光能产生干涉、衍射现象，而偏振光却不能 B．只有自然光通过偏振片才能获得偏振光 C．自然光只能是白光，而偏振光不能是白光 D．自然光和偏振光都能使感光底片感光 解析：振动方向沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动方向沿某特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，故A项错误；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们看到的绝大部分光是偏振光，故B项错误；光的颜色是由频率决定的，与光的振动方向无关，白光是复色光，既可是自然光，也可以是偏振光，故C项错误；自然光和偏振光都具有能量，都能使底片感光，故D项正确．‎ 答案：D 要点一 光的偏振 ‎1.下列现象中可以说明光是横波的是(　　)‎ A．光的干涉现象 B．光的衍射现象 C．光的全反射现象 D．光的偏振现象 解析：光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的色散现象，说明同一介质对不同光的折射率不同，也说明不同光在同一介质中的速度不同；光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；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D项正确．‎ - 8 -‎ 答案：D ‎2．(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，以下说法中正确的是(　　)‎ A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变 B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱 C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变 D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱 解析：当Q和P的透振方向平行时，通过Q的光强最大，当Q和P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论是旋转P还是旋转Q，屏上得到的光都是时强时弱的．‎ 答案：BD ‎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B转过90°后，在P处将看到光亮 解析：自然光沿各个方向振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，故A项错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，故B项正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°时，P处仍无光亮，故C项错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D项正确．‎ 答案：BD ‎4．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透射光方向垂直．‎ 解析：(1)能．到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于线偏振片很薄，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．由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象．‎ 答案：见解析 要点二 偏振光的应用 ‎5.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：通过手指的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象．D项错误．‎ - 8 -‎ 答案：D ‎6．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°度，下列说法正确的是(　　)‎ A．MN间为偏振光 B．PQ间为自然光 C．PQ间的光线亮度逐渐变暗 D．光屏N上的亮线逐渐变暗 解析：MP间为自然光，PN间为偏振光，故A、B两项错误；PQ间亮度不变，光屏上亮度逐渐变暗，故C项错误，D项正确．‎ 答案：D ‎7．(多选)“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬，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，从而鉴定糖量．偏振光通过糖水溶液后，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的测量值与标度值相比较，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，最后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(　　)‎ 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处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α 解析：A、B之间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到O.当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度，到达O处的光强会明显减弱；但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度；因为A、B的偏振方向一致，故转动偏振片A也可以．‎ 答案：ACD 基础达标 ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A．自然光就是白光 B．自然光一定是复色光 C．单色光不是自然光 D．自然光可以是单色光，也可以是复色光 解析：自然光是指含有垂直传播方向上沿一切方向振动的光，且沿着各个方向振动的光波的强度相同，可以是单一频率的光，也可以是不同频率的光，故D项正确．‎ 答案：D ‎2．纵波不可能产生的现象是(　　)‎ A．偏振现象 B．反射现象 C．折射现象 D．衍射现象 - 8 -‎ 解析：只有横波才会发生偏振现象，故A项正确．‎ 答案：A ‎3．如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是(　　)‎ A．A、B均不变 B．A、B均有变化 C．A不变，B有变化 D．A有变化，B不变 解析：白炽灯发出的光为自然光，通过偏振片P后产生偏振光，旋转P，A处光的强度不变，当P与Q的透振方向一致时B点光的强度最大．当P与Q的透振方向垂直时B点光的强度最小，故C项正确．‎ 答案：C ‎4．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，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：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，D项正确．‎ 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．‎ 答案：A ‎6．(多选)如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)(　　)‎ - 8 -‎ 解析：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，故A、B、D三项正确．‎ 答案：ABD ‎7．(多选)关于波动，下列说法正确的是(　　)‎ A．各种波均会发生偏振现象 B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹 C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度 D．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警 解析：只有横波才能发生偏振现象，A项错误；白光又是复色光，做单缝衍射和双缝干涉均能看到彩色条纹，B项正确；波在传播过程中的传播速度与介质运动速度是两回事，二者没有可比性，C项错误；在同一介质中，纵波传播速度大于横波的传播速度，D项正确．‎ 答案：BD ‎8．(多选)如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，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．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 B．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 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大，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大，表示温度变化越大 解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小．‎ 答案：AC ‎9．(多选)有关偏振和偏振光的下列说法中，正确的有(　　)‎ A．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振 B．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振 C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 解析：只有横波才能产生偏振现象，而机械波中也有横波，当然能发生偏振，A项错误，B项正确；我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光，C项错误，D项正确．‎ 答案：BD ‎10．如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是(　　)‎ - 8 -‎ 解析：立体电影是利用光的偏振现象实现的．两台放映机同时放映着从不同角度同时拍摄的场景，并且放映机采用正好垂直的偏振光进行放映，观众所戴的眼镜左、右镜片的透振方向正好也相互垂直．只有透振方向与某束偏振光的偏振方向平行的镜片才能透过该束偏振光，这样，两只镜片分别只能透过这两部放映机中某一部的偏振光，则观众同时能获得两束带有不同信息的光线，在脑海中便能复合成立体感很强的场景．故B项正确．‎ 答案：B 能力达标 ‎11.(多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直．在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是(　　)‎ A．反射光束1消失 B．透射光束2消失 C．反射光束1和透射光束2都消失 D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°角，透射光束2消失 解析：自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的振动方向与纸面垂直，折射光的振动方向与纸面平行，因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因垂直于纸面无光；反射光束1消失，A项正确，B，C两项错误；偏振片转动90°，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D项正确．‎ 答案：AD ‎12. 如图所示，S为一点光，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电动势为E，内阻为r.则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为(　　)‎ - 8 -‎ A．电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．电流表的示数变大，电压表的示数变大 C．电流表的示数变小，电压表的示数变大 D．电流表的示数变小，电压表的示数变小 解析：由题图可知偏振片Q转过90°时，几乎没有光同时透过P、Q两偏振片，则光敏电阻阻值变大，电路的总电阻变大，总电流变小，内电压变小，路端电压变大，故电压表示数变大；由于总电流变小，所以电阻R1上的分压变小，因此电阻R2上的分压变大，所以电流表的示数也变大，故B项正确．‎ 答案：B ‎13．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好发生完全偏振(反射光线与折射光线垂直)，由此可以计算出玻璃的折射率是多少？此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角，试求折射率为n的介质的布儒斯特角的通用表达式．‎ 解析：光由空气进入玻璃，光路图如图所示，根据折射定律可得n＝，‎ 而θ1＋θ2＝90°‎ 所以n＝＝cot θ2‎ 由题意知θ2＝30°，n＝cot 30°＝ 所求的布儒斯特角为θ1，所以由n＝＝tan θ1‎ 可得表达式为θ1＝arctan n 答案：　θ1＝arctan n ‎14．通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，看到的现象有何不同？‎ 解析：该题考查自然光和偏振光的区别．通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强度不随偏振片的旋转而变化．因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同．因此，当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉到)，但光的强弱没有改变．月亮、黑板反射的光是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化．‎ 答案：见解析 - 8 -‎