1、十七 光的衍射 光的偏振 激光(25 分钟60 分)选择题(本题共 8 小题，14 题 7 分，58 题 8 分，共 60 分)1某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为 0.05 mm 的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是()【解析】选 B。因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄，故 B 正确，A、C、D 错误。2如图所示分别为红光和绿光在相同条件下的干涉和衍射图样。下列判断正确的是()A.甲图是绿光的衍射图样B乙图是红光的干涉图样C丙图是红光的衍射图样D丁图是绿光的干涉图样【解析】选 C。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，
2、故甲图和乙图是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距 xld，可知波长 越大，x 越大，红光的波长大于绿光的波长，则乙图为绿光的双缝干涉图样，A、B 错误；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故丙图和丁图是衍射图样，红光的波长大于绿光的波长，即丙图为红光的单缝衍射图样，C 正确，D 错误。3对于单缝衍射现象，下列说法正确的是()A缝的宽度 d 越小，衍射条纹越亮B缝的宽度 d 越小，衍射现象越明显C缝的宽度 d 越小，光传播路线越接近直线D入射光的波长越短，衍射现象越明显【解析】选 B。单缝衍射现象中，波长越长越容易衍射，中央亮纹越宽。缝的宽度 d 越小
3、，越体现光子的随机性，衍射越明显，入射光的波长越长，衍射现象越明显，故选项 B 正确。4.2020 年 4 月 24 日拍到的日晕(又叫圆虹)照片如图。在特定气候下眼睛对着太阳看，看见在太阳周围形成内红外紫的彩色光环，它的成因主要是()A光的折射 B光的衍射C光的干涉D光的偏振【解析】选 A。此现象是由光的折射、反射形成的，此现象不满足相干光频率相同的条件，也不满足明显衍射条件，偏振不会出现这种现象。5对于以下的光学现象说法中正确的是()A图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝 S1、S2 间的距离 d，两相邻亮条纹间距离 x 将增大B图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上
4、面的图对应狭缝较宽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，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的D图丁中的 P、Q 是偏振片，当 P 固定不动，缓慢转动 Q 时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波【解析】选 D。由 x dl 可知，只增大挡板上两个狭缝间的距离 d，相邻两亮条纹间距将减小，故 A 错误；根据发生明显衍射现象的条件可知，狭缝越窄，衍射现象越明显，因此若这是在狭缝宽度不同的情况下，题图乙中上面的图对应狭缝较窄，故 B 错误；题图丙所示的干涉图样表明检测图样此处是凸起的，故 C 错误；只有横波才能产生偏振现象，因此光的偏振现象表明光是一种横波，
5、故 D 正确。6太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于()A光的干涉、色散和衍射现象B光的干涉、衍射和色散现象C光的衍射、色散和干涉现象D光的衍射、干涉和色散现象【解析】选 A。太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，这是薄膜干涉现象；瀑布在阳光下呈现的彩虹，这是色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这是单缝衍射现象。7.如图所示，a、b 两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是()Ab 在该介质中的折射率比 a 大B若用 b 做单缝衍射实验，要比用 a 做中央亮条纹更宽C用 a 更易观
6、测到泊松亮斑D做双缝干涉实验时，用 a 光比用 b 光两相邻亮条纹中心的距离更大【解析】选 B。设折射角为 1，入射角为 2，由题设条件知 1a1b、2anb，A 错误；因为 nanb，所以 ab，又 x dl，故 xab，A 错误；水对 a 光的折射率 nsin rsin i，B 错误；a 光的波长比 b 的波长大，根据 cf 可知a 光的频率小，折射率小，根据 vcn 可知在水中 a 光的传播速度较大，C 正确；根据全反射定律 sin C1n 可知 a 光从水中射向空气发生全反射时的临界角较大，D 错误。(15 分钟40 分)9(6 分)(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得 201
7、5 年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的 X 射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是 ()A将入射光由可见光换成 X 射线，衍射条纹间距变窄B使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄【解析】选 A、C。单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式 x dl，其中 l 为屏与缝的距离、d 为缝宽、为波长。将入射光由可见光换成 X 射线，波长 变小，衍射条纹间距变窄，故 A 正确；使单缝宽度变小，即 d 变小，则衍射条纹间
8、距变宽，故 B 错误；换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故 C正确；增大单缝到屏的距离，即 l 变大，则衍射条纹间距变宽，故 D 错误。10(6 分)关于光的干涉和衍射现象，下列各种说法中正确的是()A通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的色散现象B白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，是由于各种色光传播速度不同C干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，所以不能通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象D光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果【解析】选 D。通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的衍射现象，故 A错误；白光通过双缝后产生的干涉，是由于各种色光波长不同，导致干涉条纹间距不同，从
9、而出现彩色条纹，故 B 错误；干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，干涉条纹是平行等距的，衍射条纹是不等距的，所以可以通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象，故 C 错误；光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，故D 正确。11.(6 分)(多选)如图所示，光源 S 从水下向真空发射一束由红光和蓝光组成的复合光，在 A 点该复色光分成 a、b 两束，则下列说法正确的是()Ab 光是蓝光B射出水面前 a 光的传播速度较大，射出水面后 a、b 光传播速度相同C逐渐增大入射角，a 光最先发生全反射Db 光比 a 光更容易发生明显的衍射现象【解析】选 A、B。由题图知，两光束的入射角 i 相同，折射角的关系
10、为 rarb，根据折射定律 nsin rsin i 得：折射率关系为 nanb，因为光的频率越大(红光的频率小于蓝光的频率)，在同一介质中折射率越大，所以蓝光的折射率比红光的大。则知a 光是红色光，b 光是蓝色光，A 正确；射出水面前，根据公式 ncv 可知折射率越大，在水中传播速度越小，即 a 光的传播速度大，射出水面后，在真空中传播速度都等于光速 c，B 正确；根据公式 sin C1n 可知折射率越大，全反射临界角越小，所以 b 光(蓝光)最先发生全反射，C 错误；a 光(红光)的波长大于 b 光(蓝光)的波长，所以在同一狭缝中，a 光(红光)最容易发生明显衍射，D 错误。12(22 分)
11、一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为 1.01011 s，波长为 694.3 nm，发射功率为 1.01010 W，求：(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到 60 J 以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为 50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？【解析】(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度lct31081.01011m3.0103 m。(2)面积为 1 cm2 色斑吸收的能量 E60 J，色斑便逐渐消失。而 1 个光脉冲的能量为EPt1.010101.01011 J0.1 J消除 50 mm2 的色斑需要光脉冲数为n ES1SE 60501000.1 300(个)。答案：(1)3.0103 m(2)300 个