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中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
4.6 光的偏振 激光
一、考點(diǎn)梳理
考點(diǎn)一、光的偏振
1．偏振現(xiàn)象
(1)自然光：由太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，它包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這樣的光叫作自然光．
(2)偏振光：自然光垂直透過(guò)某一偏振片后，其振動(dòng)方向沿著偏振片的透振方向，即在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某一特定方向振動(dòng)，這樣的光稱為偏振光．自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角變化時(shí)偏振的程度也有所變化．
(3)只有橫波才有偏振現(xiàn)象．
2．偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用
(1)攝影中應(yīng)用偏振光：為了消除反射光的影響，在鏡頭前安裝一片偏振片，讓它的透射方向與反射光的偏振方向垂直，阻擋了反射光進(jìn)入鏡頭．
(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向互相垂直的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個(gè)液晶盒，液晶具有各向異性的屬性，特別是對(duì)偏振光經(jīng)過(guò)液晶時(shí)，其振動(dòng)方向會(huì)旋轉(zhuǎn)90°，利用這種特性控制光通過(guò)或不通過(guò)，從而顯示數(shù)字的形狀．
【典例】縱波不可能產(chǎn)生的現(xiàn)象是(　　)
A．偏振現(xiàn)象　　　　　　　 B．反射現(xiàn)象
C．折射現(xiàn)象 D．衍射現(xiàn)象
【答案】 A
【解析】 反射、折射和衍射都是波的特征，所以橫波、縱波都能產(chǎn)生這些現(xiàn)象，但只有橫波能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，縱波不能，所以A正確．
練習(xí)1、在拍攝日落水面下的景物時(shí)，應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片，其目的是(　　)
A．減弱反射光，從而使景物的像清晰
B．增強(qiáng)反射光，從而使景物的像清晰
C．增強(qiáng)透射光，從而使景物的像清晰
D．減弱透射光，從而使景物的像清晰
【答案】 A
【解析】 由于反射光的干擾，景物的像常常比較模糊，裝上偏振片的目的是減弱反射光，所以偏振片的透振方向應(yīng)與反射光的振動(dòng)方向垂直，不能增強(qiáng)透射光．故選項(xiàng)A正確．
考點(diǎn)二、對(duì)偏振方向與透振方向的理解
透振方向：偏振片由特定的材料制成，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，只有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能順利通過(guò)偏振片，這個(gè)方向叫做“透振方向”．
(1)當(dāng)偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向平行時(shí)，透射的光最強(qiáng)；當(dāng)偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向垂直時(shí)，光不能穿過(guò)偏振片．
(2)當(dāng)偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向既不平行也不垂直時(shí)，則仍會(huì)有部分光透過(guò)偏振片，只是透過(guò)的光的強(qiáng)度介于平行和垂直兩種情況之間．
【典例1】(多選)如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，則(　　)
A．圖中a光為偏振光
B．圖中b光為偏振光
C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，在P處將看到光亮
D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后，在P處將看到光亮
【答案】BD
【解析】自然光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿各個(gè)方向的振動(dòng)是均勻分布的，通過(guò)偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動(dòng)的光．從電燈直接發(fā)出的光為自然光，故A錯(cuò)；它通過(guò)偏振片A后，即變?yōu)槠窆?，故B對(duì)；設(shè)通過(guò)A的光沿豎直方向振動(dòng)，而偏振片B只能通過(guò)沿水平方向振動(dòng)的偏振光，則P點(diǎn)無(wú)光亮，以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，P處仍無(wú)光亮，故C錯(cuò)；以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^(guò)豎直方向上振動(dòng)的光的偏振片，則偏振光能通過(guò)B，即在P處有光亮，故D對(duì).
【典例2】夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來(lái)的汽車的司機(jī)照射得睜不開眼睛，影響行車安全，若將汽車前燈玻璃和汽車前窗玻璃都改用偏振玻璃，使雙方司機(jī)都看不見對(duì)方耀眼的燈光，但能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體，則所有的汽車前窗玻璃、前燈玻璃的透振方向應(yīng)該是(　　)
A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，前燈玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，前燈玻璃的透振方向也是豎直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，前燈玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃的透振方向和前燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°
【答案】D
【解析】如果每輛汽車的前燈玻璃和司機(jī)座位前面的玻璃都改為偏振玻璃，并使它們的透振方向都跟水平方向成45°，就可以解決這個(gè)問(wèn)題．這時(shí)，從對(duì)面車燈射來(lái)的偏振光，由于振動(dòng)方向跟司機(jī)座位前玻璃上的透振方向垂直，所以不會(huì)射進(jìn)司機(jī)眼里；而從自己車燈射出去的偏振光，由于振動(dòng)方向跟自己窗玻璃上的透振方向相同，所以司機(jī)仍能看清自己車燈照亮的路面和物體．
練習(xí)1、(多選)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波，下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是(　　)
A．一束自然光相繼通過(guò)兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化
B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時(shí)，反射光線是偏振光
C．日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片，可以使景象更清晰
D．通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋
【答案】ABC
【解析】自然光通過(guò)第一個(gè)偏振片后形成單一振動(dòng)方向的偏振光，再通過(guò)第二個(gè)偏振片時(shí)，若偏振片的透振方向與此偏振光的振動(dòng)方向垂直，則無(wú)光透過(guò)第二個(gè)偏振片，若二者平行則透射光最強(qiáng)，故選項(xiàng)A反映了光的偏振特性；一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線垂直時(shí)，反射光線和折射光線都是偏振光且偏振方向垂直，選項(xiàng)B反映了光的偏振特性；拍攝水中景物或玻璃櫥窗中景物時(shí)，由于水或玻璃表面反射光較強(qiáng)，使所拍攝景物不清晰，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片，使其透振方向與反射光的偏振方向垂直，則有效防止反射光進(jìn)入照相機(jī)，從而使所拍景象更清晰，選項(xiàng)C反映了光的偏振特性；選項(xiàng)D中通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象．
練習(xí)2、如圖所示，讓自然光照射到P、Q兩偏振片上，當(dāng)P、Q兩偏振片的透振方向夾角為以下哪些度數(shù)時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱？(　　)
A．0°　　　　　　 B．30°
C．60° D．90°
【答案】D
【解析】?jī)善衿刚穹较蛳嗤瑫r(shí)透過(guò)的偏振光最強(qiáng)，兩偏振片透振方向垂直時(shí)幾乎沒(méi)有偏振光透過(guò)．
考點(diǎn)三、激光的特點(diǎn)和應(yīng)用
1．激光的應(yīng)用：激光作為一種人造光源在科研、通信、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，如激光干涉儀、激光切割機(jī)、激光炮等
2．激光的特性：相干性強(qiáng)、平行度好、亮度高.
【典例1】關(guān)于激光的應(yīng)用問(wèn)題，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的
B．計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用激光有相干性的特點(diǎn)
C．醫(yī)學(xué)中用激光做“光刀”來(lái)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】C
【解析】由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光的相干性，A錯(cuò)誤；計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好，B錯(cuò)誤；醫(yī)療中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特點(diǎn)，C正確；激光測(cè)距利用的是激光的平行度好的特點(diǎn)，D錯(cuò)誤．
【典例2】(多選)關(guān)于光的色散、激光，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．棱鏡對(duì)紅光的折射率比對(duì)紫光的大
B．紅光在棱鏡中的速度比紫光大
C．每種色光通過(guò)棱鏡后都會(huì)分成幾種顏色的光
D．激光不能像無(wú)線電波那樣用來(lái)傳遞信息
E．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)角膜進(jìn)行切削
【答案】BE
【解析】色散現(xiàn)象表明棱鏡對(duì)紅光的折射率最小，由n＝知，紅光在棱鏡中的速度最大，A錯(cuò)誤，B正確；單色光經(jīng)棱鏡后不能發(fā)生色散，C錯(cuò)誤；激光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)可以傳遞信息，D錯(cuò)誤；激光手術(shù)不是修復(fù)視網(wǎng)膜，而是對(duì)角膜進(jìn)行切削，改變角膜的形狀，E正確．
練習(xí)1、(多選)準(zhǔn)分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光刀，可用于進(jìn)行近視眼的治療．用這樣的激光刀對(duì)近視眼進(jìn)行手術(shù)，手術(shù)時(shí)間短、效果好、無(wú)痛苦．關(guān)于這個(gè)治療，以下說(shuō)法中正確的是(　　)
A．近視眼是物體成像在眼球中的視網(wǎng)膜的前面，使人不能看清物體
B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面積上對(duì)眼睛進(jìn)行手術(shù)
C．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行修復(fù)
D．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)角膜進(jìn)行切削
【答案】 ABD
【解析】 激光手術(shù)是物理技術(shù)用于臨床醫(yī)學(xué)的最新成果．人的眼睛是一個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)，角膜和晶狀體相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，物體通過(guò)凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上，人就能看清楚物體．當(dāng)角膜和晶狀體組成的這個(gè)凸透鏡的焦距比較小，物體成像在視網(wǎng)膜的前面時(shí)，人就不能看清物體，這就是近視眼，A對(duì)；
激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面積上對(duì)眼睛進(jìn)行手術(shù)，B對(duì)；
激光手術(shù)不是修復(fù)視網(wǎng)膜，而是對(duì)角膜進(jìn)行切削，改變角膜的形狀，使眼球中的凸透鏡的焦距適當(dāng)變大，物體經(jīng)過(guò)角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上，C錯(cuò)，D對(duì)．
練習(xí)2、(多選)如圖所示，A、B為兩偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此時(shí)在光屏C上，透射光的強(qiáng)度最大，則下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．此時(shí)A、B的透振方向平行
B．只有將B繞OO′軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強(qiáng)度才最弱，幾乎為零
C．將A或B繞OO′軸旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零
D．將A沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，屏上透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零
【答案】AC
【解析】當(dāng)A、B兩偏振片的透振方向平行時(shí)，光屏上光的強(qiáng)度最強(qiáng)；當(dāng)二者透振方向垂直時(shí)，光屏上光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零，由此可知A、C選項(xiàng)正確．
二、夯實(shí)小練
1、在拍攝日落時(shí)分水面下的景物時(shí)，應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片，其目的是(　　)
A．減少陽(yáng)光在水面上的反射光
B．阻止陽(yáng)光在水面上的反射光進(jìn)入照相機(jī)鏡頭
C．增強(qiáng)光由水面射入空氣中的折射光進(jìn)入鏡頭的強(qiáng)度
D．減弱光由水面射入空氣中的折射光進(jìn)入鏡頭的強(qiáng)度
【答案】B
【解析】日落時(shí)分的陽(yáng)光照射到水面上時(shí)，反射光很強(qiáng)，照相機(jī)鏡頭對(duì)著水面時(shí)，進(jìn)入鏡頭的光線既有陽(yáng)光經(jīng)水面的反射光，又有由水中折射入空氣的折射光．前者光線進(jìn)入鏡頭所成的像為實(shí)際景物在水中倒影的像，而后者光線進(jìn)入鏡頭所攝得照片才是水面下景物的像，兩者在同一底片上相互干擾，使相片模糊不清．若在鏡頭前安裝一偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片方向使其透振方向與反射光的振動(dòng)方向垂直，即可最大限度地阻止反射光進(jìn)入鏡頭，增強(qiáng)攝像的清晰度．
2、(多選)下面關(guān)于光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用正確的是(　　)
A．自然光通過(guò)起偏器后成為偏振光，利用檢偏器可以檢驗(yàn)出偏振光的振動(dòng)方向
B．立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象
C．茶色眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象
D．拍攝日落時(shí)水面下的景物時(shí)，在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片可減弱水面反射光的影響
【答案】ABD
【解析】茶色眼鏡是利用了鏡片吸收除茶色以外的色光而制成的. 自然光通過(guò)起偏器后成為偏振光，立體電影，照相機(jī)鏡頭前裝偏振片都是利用了光的偏振現(xiàn)象．
3、(多選)關(guān)于立體電影，以下說(shuō)法正確的是(　　)
A．觀眾戴上特制眼鏡是為了防止傷害眼睛
B．這副眼鏡其實(shí)就是一對(duì)偏振方向互相垂直的偏振片
C．戴上特制眼鏡的觀眾若只用一只眼睛看，則銀幕上只是一片光亮而無(wú)圖像
D．產(chǎn)生立體視覺是因?yàn)槿说膬芍谎劬ν瑫r(shí)觀察物體時(shí)，形成的在視網(wǎng)膜上的像并不完全相同
【答案】BD
【解析】放立體電影時(shí)有左右兩架放影機(jī)同時(shí)工作，如圖所示，在每架放映機(jī)前有一塊偏振鏡子，其偏振方向互相垂直，因此從放映機(jī)前偏振鏡射出的兩束偏振光的偏振方向互相垂直，這兩束偏振光經(jīng)銀幕反射其偏振方向不改變，觀眾眼睛所戴的偏光眼鏡的兩只鏡片偏振方向互相垂直，且左眼鏡片跟左邊放映機(jī)前偏振鏡的偏振方向一致，右眼鏡片跟右邊放映機(jī)前面偏振鏡的偏振方向一致．這樣，左眼只能看到左機(jī)映出的畫面，右眼只能看到右機(jī)映出的畫面，兩眼看到的畫面略有差別，因而產(chǎn)生立體感，因此B、D選項(xiàng)正確．
4、如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測(cè)量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長(zhǎng)度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的振動(dòng)方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強(qiáng)度就會(huì)變化．設(shè)起偏振器和檢偏振器透振方向相同，關(guān)于這種溫度計(jì)的工作原理，正確的說(shuō)法是(　　)
A．到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越小，光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小，表示溫度變化越大
B．到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越大，光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小，表示溫度變化越大
C．到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越小，光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小，表示溫度變化越小
D．到達(dá)檢偏振器的光的振動(dòng)方向變化越大，光接收器所接收的光強(qiáng)度就會(huì)越小，表示溫度變化越小
【答案】B
【解析】根據(jù)題意知，溫度變化越大，光通過(guò)光纖時(shí)振動(dòng)方向變化越大，起偏振器和檢偏振器的透振方向是相同的，光從光纖中通過(guò)時(shí)振動(dòng)方向變化越大，透過(guò)檢偏振器的光強(qiáng)度就會(huì)越小，所以光接收器接收的光強(qiáng)度也就會(huì)越小，因此選項(xiàng)B正確．
5、(多選)關(guān)于激光與自然光，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．激光是只含一種頻率的光，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來(lái)的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來(lái)的
C．激光和自然光都具有相同的光學(xué)本質(zhì)，它們都是橫波
D．相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別
【答案】CD
【解析】激光的頻率也有一定的范圍，只是相比一般光而言頻帶很窄，不能錯(cuò)誤地理解激光單色性好的含義；所有的光都是由物質(zhì)的原子發(fā)射的，故A、B錯(cuò)誤．
6、納米科技是跨世紀(jì)新科技，使激光束的寬度在納米級(jí)范圍內(nèi)，可恢復(fù)人體已損壞的器官，對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人類無(wú)奈的癌癥徹底根除，這主要是利用激光的(　　)
A．單色性 B．方向性
C．高能量 D．偏振性
【答案】C
【解析】激光由于能把巨大能量高度集中地輻射出來(lái)，所以在醫(yī)學(xué)上作“光刀”切開皮膚、切除腫瘤或做其他外科手術(shù)．
7、關(guān)于自然光和偏振光,下列觀點(diǎn)正確的是(　　)
A.自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象,而偏振光卻不能
B.只有自然光透過(guò)偏振片才能獲得偏振光
C.自然光只能是白色光,而偏振光不能是白色光
D.自然光和偏振光都能使感光底片感光
【答案】D
【解析】振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光是自然光,而振動(dòng)沿著特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤。光的偏振現(xiàn)象并不罕見,除了從光源直接發(fā)出的光以外,我們通?？吹降慕^大部分光,都是偏振光,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤。光的顏色由光的頻率決定,與光的振動(dòng)方向無(wú)關(guān),所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底片感光,選項(xiàng)D正確。
8、(多選)如圖所示，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)狹縫S形成細(xì)光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)(半圓的圓心)，產(chǎn)生反射光束1和折射光束2.現(xiàn)保持入射光不變，將玻璃柱體繞通過(guò)O點(diǎn)垂直于紙面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使反射光束1和折射光束2恰好垂直，在入射光線的方向上加偏振片P，偏振片與入射光線垂直，其透振方向在紙面內(nèi)，這時(shí)看到的現(xiàn)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以入射光線為軸旋轉(zhuǎn)90°，透射光束2消失
【答案】AD
【解析】反射光與折射光都是偏振光，當(dāng)使反射光束1和折射光束2恰好垂直時(shí)，光束1的光振動(dòng)方向垂直于紙面，而光束2的光振動(dòng)方向平行于紙面．當(dāng)入射光線的方向上加偏振片P后，偏振片與入射光線垂直，其透振方向在紙面內(nèi)，此時(shí)反射光束1應(yīng)消失，A正確，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)偏振片P以入射光線為軸旋轉(zhuǎn)90°角時(shí)，其透振方向垂直于紙面，則光束2消失，D正確．
9、激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光AO以入射角θ照射到液面上，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光電管將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，如圖所示．如發(fā)現(xiàn)光點(diǎn)在屏上向右移動(dòng)了Δs的距離到達(dá)B′點(diǎn)，則液面是升高了還是降低了？變化了多少？
【答案】降低　
【解析】
變化前后光路如圖所示，由圖知光點(diǎn)右移時(shí)液面下降，由幾何知識(shí)知：ODB′B為平行四邊形，△OCD為等腰三角形，CE為其高，在△OCD中可解得：Δx＝.
10、光纖通信是70年代以后發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，世界上許多國(guó)家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)．發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)，可在導(dǎo)彈后面連一根細(xì)如蛛絲的光纖，就像放風(fēng)箏一樣，這種纖細(xì)的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間，起著雙向傳輸信號(hào)的作用．光纖制導(dǎo)的下行光信號(hào)是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長(zhǎng)為0.85 μm的單色光．上行光信號(hào)是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長(zhǎng)為1.06 μm的單色光．這樣操縱系統(tǒng)通過(guò)這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令，導(dǎo)彈就如同長(zhǎng)“眼睛”一樣盯住目標(biāo)．根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：
(1)在光纖制導(dǎo)中，上行光信號(hào)在真空中波長(zhǎng)是多少？
(2)為什么上行光信號(hào)和下行光信號(hào)要采用兩種不同頻率的光？(已知光纖纖芯的折射率為1.47)
【答案】(1)1.56 μm　(2)若上行光信號(hào)和下行光信號(hào)的頻率相同，將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾．
【解析】(1)設(shè)信號(hào)頻率為f，真空中的波長(zhǎng)為λ0，c＝λ0f，光在纖芯中的頻率仍為f，波長(zhǎng)為λ，則光在纖芯中的速度v＝λf，又n＝
解得：λ0＝nλ＝1.47×1.06 μm≈1.56 μm
(2)若上行光信號(hào)和下行光信號(hào)的頻率相同，將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾．
11、如圖所示，在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，下述情況能否看到干涉條紋？簡(jiǎn)單說(shuō)明理由．
(1)在單色自然光源S后加一偏振片P.
(2)在(1)的情況下，再加偏振片P1、P2，并使P1與P2的透振方向相互垂直．
【答案】見解析
【解析】(1)能．到達(dá)S1、S2的光是從同一偏振光分解出來(lái)的，它們滿足相干條件，能看到干涉條紋，且由于偏振片很薄，對(duì)路程差的影響可忽略，干涉條紋的位置與間距和沒(méi)有P時(shí)基本一致，只是強(qiáng)度由于偏振片的吸收作用而減?。?br/>(2)不能．由于從P1、P2射出的光的振動(dòng)方向相互垂直，不滿足干涉條件，故光屏E被均勻照亮，但無(wú)干涉現(xiàn)象．
三、培優(yōu)練習(xí)
1、如圖所示，S為一點(diǎn)光源，P、Q是偏振片，R是一光敏電阻，R1、R2是定值電阻，電流表和電壓表均為理想電表，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r.則當(dāng)偏振片Q由圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況為(　　)
A． 電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小
B． 電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大
C． 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大
D． 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小
【答案】B
【解析】光沿軸線照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時(shí)，光屏沒(méi)有亮度，則當(dāng)偏振片Q由圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，光屏上光的亮度從亮到暗，因此導(dǎo)致光敏電阻的阻值從小到大，則電路中總電阻增大，那么總電流減小，外電壓則增大，因此電壓表示數(shù)變大，而R1兩端的電壓變小，所以R2兩端的電壓在增大，故電流表示數(shù)變大，故B正確．
2、如圖所示，兩光屏間放有兩個(gè)偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽(yáng)光沿軸線通過(guò)光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則光屏上光的亮度變化情況，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A． 光屏上光的亮度保持不變
B． 光屏上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗
C． 光屏上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線
D． 光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)
【答案】B
【解析】太陽(yáng)光沿軸線通過(guò)光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時(shí)，光屏沒(méi)有亮度，則光屏上光的亮度從亮到暗，再由暗到亮．不可能出現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象，所以光屏上不可能有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．
3、如圖所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)．旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(　　)
A．A、B均不變　　 B．A、B均有變化
C．A不變，B有變化 D．A有變化，B不變
【答案】C
【解析】白熾燈光是自然光，包含各個(gè)方向的光，且各個(gè)方向的光強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射光強(qiáng)度相同，故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光，此時(shí)只有偏振片Q與P的偏振方向一致時(shí)偏振光才能完全透過(guò)Q，因此在旋轉(zhuǎn)P時(shí)B點(diǎn)的光強(qiáng)有變化，選項(xiàng)C正確．
4、（多選）如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則(　　)
A．圖中a光為偏振光
B．圖中b光為偏振光
C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，在P處將看到光亮
D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后，在P處將看到光亮
【答案】BD
【解析】自然光沿各個(gè)方向的振動(dòng)是均勻分布的，通過(guò)偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動(dòng)的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光，它通過(guò)偏振片A后，變?yōu)槠窆?，則A錯(cuò)誤，B正確；由人眼在P處看不到光亮可知，A、B兩偏振片的透振方向相互垂直，當(dāng)以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，兩偏振片的透振方向仍垂直，在P處仍看不到光亮，當(dāng)以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后，兩偏振片的透振方向平行，在P處將看到光亮，C錯(cuò)誤，D正確。
5、兩個(gè)偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞燈的前面以至沒(méi)有光通過(guò)．如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象(　　)
A．透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零
B．透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值
C．透過(guò)偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過(guò)程中都增強(qiáng)
D．透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)
【答案】A
【解析】起偏器和檢偏器的透振方向垂直時(shí)，沒(méi)有光通過(guò)；透振方向平行時(shí)，光強(qiáng)度達(dá)到最大．當(dāng)其中一個(gè)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過(guò)程中，兩偏振片的透振方向由垂直到平行再到垂直，所以通過(guò)的光先增強(qiáng)，又減小到零，所以正確選項(xiàng)為A.
6、如圖所示是觀看立體電影時(shí)放映機(jī)鏡頭上的偏振片和觀看者所戴的偏光眼鏡的配置情況，其中正確的是(　　)
【答案】B
【解析】立體電影是利用光的偏振現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)的。兩臺(tái)放映機(jī)同時(shí)放映著從不同角度同時(shí)拍攝的場(chǎng)景，并且放映機(jī)采用正好垂直的偏振光進(jìn)行放映，觀眾所戴的眼鏡左、右鏡片的透振方向正好也相互垂直。只有透振方向與某束偏振光的偏振方向平行的鏡片才能透過(guò)該束偏振光，這樣，兩只鏡片分別只能透過(guò)來(lái)自兩臺(tái)放映機(jī)中某一臺(tái)的偏振光，則觀眾同時(shí)能獲得兩束帶有不同信息的光線，在腦海中便能復(fù)合成立體感很強(qiáng)的場(chǎng)景，所以B圖所示情況正確。
7、如圖所示，S為一點(diǎn)光，P、Q是偏振片，R是一光敏電阻，R1、R2是定值電阻，電流表和電壓表均為理想電表，電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r.則當(dāng)偏振片Q由圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況為(　　)
A．電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小
B．電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大
C．電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大
D．電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小
【答案】 B
【解析】 由題圖可知偏振片Q轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，幾乎沒(méi)有光同時(shí)透過(guò)P、Q兩偏振片，則光敏電阻阻值變大，電路的總電阻變大，總電流變小，內(nèi)電壓變小，路端電壓變大，故電壓表示數(shù)變大；由于總電流變小，所以電阻R1上的分壓變小，因此電阻R2上的分壓變大，所以電流表的示數(shù)也變大，故B項(xiàng)正確．
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