题目列表(包括答案和解析)
(1)自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光,包含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,这种光叫自然光。
(2)偏振光。自然光通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动,叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上,如果光的入射方向合适,使反射和折射光之间的夹角恰好是90°,这时,反射光和折射光就都是偏振光,且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。
(3)只有横波才有偏振现象。光的偏振也证明了光是一种波,而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间,两两互相垂直。
(4)光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的,因此将E的振动称为光振动。
[例7]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和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.光是概率波
[分析]太阳光或白炽灯发出的光是自然光,它包含有垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,且沿着各个振动方向的光强相同。当这种光经过偏振片后,就变成了偏振光,即只有振动方向与偏振片透振方向平行的光通过了偏振片P,形成偏振光,这种偏振光传到偏振片Q时,当偏振片P和Q透振方向平行时,会完全穿过,垂直时不会穿过,透射程度与二偏振片的透振方向间的夹角有关,因此才出现题中所述的现象,该现象说明:光是一种横波。[答案]B
[例8]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:机械能中的横波能发生偏振。自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光。本题应选BD。
4.产生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长小.
小结:光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果,但存在明显的区别:
单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布,但衍射条纹中间亮纹最宽,两侧条纹逐渐变窄变暗,干涉条纹则是等间距,明暗亮度相同。 白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。
[例5]某同学以线状白炽灯为光源,利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后,总结出以下几点,你认为正确的是
A.若狭缝与灯泡平行,衍射条纹与狭缝平行
B.若狭缝与灯泡垂直,衍射条纹与狭缝垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关
D.衍射条纹的间距与光的波长有关 [答案] ACD
[例6]平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较,下列说法中正确的有
A.在衍射图样的中心都是亮斑
B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽
C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑,泊松亮斑图样的中心是亮斑
D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的,泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的
解:从课本上的图片可以看出:A、B选项是正确的,C、D选项是错误的。
3. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
2.泊松亮斑:当光照到不透光的极小圆板上时,在圆板的阴影中心出现的亮斑。当形成泊松亮斑时,圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
1. 光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象.
17、(12分)一般认为激光器发出的是频率为“v”的单色光,实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率v是它的中心频率,它所包含的频率范围是Δv(也称频率宽度).让单色光照射到薄膜表面,一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光),其余的进入薄膜内部,其中的一部分从薄膜后表面反射回来,并从前表面射出(这部分光称为乙光),甲、乙两部分光叠加而发生干涉,称为薄膜干涉.乙光与甲光相比,要多在薄膜中传播一小段时间Δt,理论和实践都证明,能观察到明显的干涉现象的条件是:Δt的最大值Δtmax与Δv的乘积近似等于1,即满足:Δtmax·Δv≈1,才会观察到明显的稳定的干涉现象,已知某红宝石激光器发出激光频率v=4.32×1014Hz,它的频率宽度Δv=8.0×199Hz,让这束单色光由空气斜射到折射率为n=的液膜表面,射入时与液膜表面成45°角,如图1-43-3所示.
图1-43-3
(1)求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度.
(2)估算在图中的情景下,能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm.
16、1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜.试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.
15、现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和
透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图1所示
的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的
波长。
⑴将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他
光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列
顺序应为C、_________、A。
⑵本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意___________________和___________________。
⑶将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图2所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图3中手轮上的示数__________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm。
⑷已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为__________nm。
14、部分电磁波的大致波长范围如图所示.若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象,可选用___________波段的电磁波,其原因是_______________________________________________________。
13.(4分,单选题)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图(a)是点燃酒精灯(在灯芯上洒些盐),图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是
(A)当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
(B)当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
(C)当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
(D)干涉条纹保持原来状态不变
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