文档内容
第 4.6 节 光的偏振 激光
§
1 光的偏振现象
1.如图所示，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和Q，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
【答案】C
【解析】白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相
同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才
有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确．
2.如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射
到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则光屏上光的亮度变化情况，下列说法中正
确的是( )
A． 光屏上光的亮度保持不变
B． 光屏上光的亮度会时亮时暗
C． 光屏上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线
D． 光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
【答案】B
【解析】太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一
周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮．不可能出
现光的衍射现象，所以光屏上不可能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线，故A、C、D错误，B正
确．3.如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R、R
1 2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为 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( )
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
【答案】B
【解析】光沿轴线照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片
Q垂直时，光屏没有亮度，则当偏振片 Q由图示位置转动90°的过程中，光屏上光的亮度从亮到暗，因此
导致光敏电阻的阻值从小到大，则电路中总电阻增大，那么总电流减小，外电压则增大，因此电压表示数
变大，而R 两端的电压变小，所以R 两端的电压在增大，故电流表示数变大，故B正确．
1 2
4.如图所示，让白炽灯光通过偏振片 P和Q，现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． 光是几率波
【答案】B
【解析】本题考查光的特性，光的偏振现象说明光是一种横波．
5.(多选)在垂直于太阳光的传播方向上，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，屏上的光的亮度不变D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
【答案】BD
【解析】P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向
一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光
强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱的．
6.(多选)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
【答案】BD
【解析】除了从太阳、电灯等光源直接发出的光外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光；
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，综上分析，答案为B、D.
7.(1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是________现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是________现象．
(2)凡是波都具有衍射现象，而把光看作直线传播的条件是________．
要使光产生明显的衍射，条件是________．
(3)当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是________．
(4)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________．
【答案】(1)光的干涉 光的衍射
(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看作沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波
长更小时，可产生明显的衍射现象．
(3)红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远．
(4)光是一种横波2 偏振现象的应用
8.在拍摄日落时分水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )
A． 减少阳光在水面上的反射光
B． 阻止阳光在水面上的反射光进入照相机镜头
C． 增强光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
D． 减弱光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
【答案】B
【解析】日落时分的阳光照射到水面上时，反射光很强，照相机镜头对着水面时，进入镜头的光线既有阳
光经水面的反射光，又有由水中折射入空气的折射光．前者光线进入镜头所成的像为实际景物在水中倒影
的像，而后者光线进入镜头所摄得照片才是水面下景物的像，两者在同一底片上相互干扰，使相片模糊不
清．若在镜头前安装一偏振片，转动偏振片方向使其透振方向与反射光的振动方向垂直，即可最大限度地
阻止反射光进入镜头，增强摄像的清晰度．
9.如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，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，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设
起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是 ( )
A． 到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B． 到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
C． 到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
D． 到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
【答案】B
【解析】偏振光通过一些介质后，其振动方向相对原来的振动方向会发生一定角度的旋转，旋转的这个角
度叫旋光度，旋光度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关．测量旋光度的大小，就可以知道介质相关
物理量的变化．若待测物体的温度越高，则偏振光通过光纤后的旋光度越大，通过检偏器后光的强度就会
越小，故选B.
10.(多选)下面关于光的偏振现象的应用正确的是( )
A． 自然光通过起偏器后成为偏振光，利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向
B． 立体电影利用了光的偏振现象C． 茶色眼镜利用了光的偏振现象
D． 拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
【答案】ABD
【解析】茶色眼镜是利用了镜片吸收除茶色以外的色光而制成的. 自然光通过起偏器后成为偏振光，立体
电影，照相机镜头前装偏振片都是利用了光的偏振现象．
11.(多选)关于立体电影，以下说法正确的是( )
A． 观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛
B． 这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片
C． 戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像
D． 产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完全相同
【答案】B、D
【解析】放立体电影时有左右两架放影机同时工作，如图所示，在每架放映机前有一块偏振镜子，其偏振
方向互相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经银幕反射
其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前
偏振镜的偏振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前面偏振镜的偏振方向一致．这样，左眼只能看到左机映
出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感，因此B、D选项
正确．
3 激光
12.让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息经过处理后还原成声音和图
象，这是利用激光的 ( )
A． 平行度好，可以会聚到很小的一点上
B． 相干性好，可以很容易形成干涉图样
C． 亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量D． 波长短，很容易发生明显的衍射现象
【答案】A
【解析】激光的特点之一是平行度好，它可以会聚到一个很小的点上，DVD、VCD、CD唱机或电脑上的
光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点，选项A正确，B、C、D错误．
13.(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是( )
A． 激光是只含一种频率的光，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B． 自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C． 激光和自然光都具有相同的光学本质，它们都是横波
D． 相干性好是激光与普通光的根本区别
【答案】CD
【解析】激光的频率也有一定的范围，只是相比一般光而言频带很窄，不能错误地理解激光单色性好的含
义；所有的光都是由物质的原子发射的，故A、B错误．
14.(多选)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船．激光由地面激光站或空间激光动力卫
星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，
于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空．激光火
箭利用了激光的( )
A． 单色性好B． 平行度好C． 高能量D． 相干性好
【答案】BC
【解析】激光的平行度好且亮度高，可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，这样可以给火箭
提供高能量．
15.如图所示为玻璃厚度检测仪的原理简图，其原理是：固定一束激光AO以不变的入射角θ 照到MN表面，
1
折射后从PQ表面射出，折射光线最后照到光电管C上，光电管将光信号转变为电信号，依据激光束在C
上移动的距离，可以确定玻璃厚度的变化．设θ ＝45°，玻璃对该光的折射率为 ，C上的光斑向左移动
1
了Δs，则可确定玻璃的厚度比原来变__________(填“厚”或“薄”)了__________．
【答案】厚 Δs【解析】光经过平行玻璃砖传播方向不变，只发生侧移，光斑向左移，可见玻璃变厚．由 ＝n，得
θ＝30°.设变厚了d，则dtan 45°－dtan 30°＝Δs，所以d＝ Δs.
2
16.原子发生受激辐射时，发出的光的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，形成激光．激光测距仪
——激光雷达(发出极短时间的激光脉冲)用来测量距离可以达到很高的精度，同时它还能测定被测目标的
方位、运动速度和轨道，甚至能描述目标的形状，进行识别和自动跟踪．
(1)说明激光的主要特点；
(2)1969年7月，美国“阿波罗”宇宙飞船在登月科考活动中，在月球上安放了一台激光反射器，这台反射
器成功地解决了用激光测量月地间距离的问题．请分析这台激光反射器用什么光学仪器好；
(3)在光的干涉实验中，为什么使用激光产生的干涉现象最清晰？
(4)激光束可切割物质，焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔，是利用了激光的什么性质？
【答案】(1)高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好
(2)全反射棱镜
(3)激光具有单色性好，易得到稳定的相干光源
(4)高能量，且方向性好
17.激光液面控制仪的原理是：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，
屏上用光电管将光信号转变成电信号，如图所示．如发现光点在屏上向右移动了 Δs的距离到达B′点，则
液面是升高了还是降低了？变化了多少？
【答案】降低
【解析】
变化前后光路如图所示，由图知光点右移时液面下降，由几何知识知：ODB′B为平行四边形，△OCD为等腰三角形，CE为其高，在△OCD中可解得：Δx＝ .4 激光的应用
18.(多选)用准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，可用于进行近视眼的治疗．用这样的激光刀
对近视眼进行手术，手术时间短，效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是( )
A． 近视眼是物体在眼球中成像的视网膜的前面，使人不能看清物体
B． 激光具有很好的方向性，可以在非常小的面积上对眼睛进行手术
C． 激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D． 激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
【答案】ABD
【解析】激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相
当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶体组成的这个凸透镜
的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼．激光手术不是修复视网
膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体
后成像在视网膜上．
19.(多选)下列说法中正确的是 ( )
A． 普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息
B． 全息照片的拍摄利用了光的衍射现象
C． 激光的出现使全息技术得到了长足的发展
D． 立体电影的拍摄利用的是全息照相技术
【答案】AC
【解析】由全息照相的原理可知A对，B错；立体电影的拍摄是利用了光的偏振，故D错．
20.光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术．发射导
弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，
起着双向传输信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为 0.85 μm的单色
光．上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06 μm的单色光．这样操纵系统通过这根
光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：
(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为1.47)
【答案】(1)1.56 μm (2)若上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰．
【解析】(1)设信号频率为f，真空中的波长为λ，c＝λf，光在纤芯中的频率仍为f，波长为λ
0 0，则光在纤芯中的速度v＝λf，又n＝
解得：λ＝nλ＝1.47×1.06 μm≈1.56 μm
0
(2)若上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰．
21.应用激光平行性好的特点，可以精确地测量距离．对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与
收到的反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离．若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得
从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56 s，则月球到地球的距离大约是多少千米？
【答案】3.84×105km
【解析】真空中光速c＝3.0×108m/s，从发射脉冲到收到反射脉冲所用的时间中激光所行路程是月、地距离
的2倍．
从发射脉冲到收到反射脉冲所用的时间为2.56s，则月球到地球的距离大约为：L＝ ct＝ ×3.0×108×2.56
m＝3.84×105km.
