2024-2025學年高中物理第13章光7-8光的顏色色散激光課時練習含解析新人教版選修3-4

PAGE6-光的顏色色散激光(40分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分)1.科學家利用激光干涉方法探測到由于引力波引起的干涉條紋的改變,這是引力波存在的干脆證據(jù)。關于激光,下列說法中正確的是 ()A.激光是自然界中某種物質(zhì)干脆發(fā)光產(chǎn)生的,不是偏振光B.激光相干性好,任何兩束激光都能發(fā)生干涉C.用激光照耀不透亮擋板上小圓孔時,光屏上能觀測到等間距的光環(huán)D.激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息【解析】選D。激光是人造光,也是偏振光,故A錯誤;激光相干性好,只有頻率相同的兩束激光才會發(fā)生干涉,故B錯誤;用激光照耀不透亮擋板上小圓孔時,光屏上能觀測到衍射條紋,間距不等,故C錯誤;激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息,故D正確。2.(2024·吉林高二檢測)以下試驗或現(xiàn)象的原理與光學鏡頭上的增透膜的工作原理相同的是 ()A.圖甲中,彎曲的水流可以導光B.圖乙中,用偏振眼鏡看3D電影,感受到立體的影像C.圖丙中,陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色D.圖丁中,白光通過三棱鏡,出現(xiàn)色散現(xiàn)象【解析】選C。增透膜的工作原理是利用光的干涉原理。圖甲中,彎曲的水流可以導光是因為光在水和空氣界面上發(fā)生了全反射現(xiàn)象,故A錯誤;圖乙中,用偏振眼鏡看3D電影,感受到立體的影像是因為光的偏振現(xiàn)象,故B錯誤;圖丙中,陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因為光的干涉現(xiàn)象,故C正確;圖丁中,白光通過三棱鏡,出現(xiàn)色散現(xiàn)象是因為光發(fā)生了折射現(xiàn)象,故D錯誤。3.如圖所示,把酒精燈放在肥皂液薄膜前,從薄膜上可看到明暗相間的條紋,能說明這一現(xiàn)象產(chǎn)生緣由的示意圖是(圖中實線、虛線為光照耀到薄膜上時,從膜的前后表面分別反射形成的兩列波) ()【解析】選C?？吹降拿靼禇l紋是從膜前后表面分別反射形成的兩列相干波發(fā)生干涉形成的,而肥皂膜中的液體在重力作用下導致從上至下的薄膜厚度不同,反射回來的兩列波的同步性不同,明條紋是相干加強形成的,暗條紋是相干減弱形成的,故C項正確。4.一束白光從頂角為θ的三棱鏡一邊以較大的入射角i射入并通過后,在屏P上可得到彩色光帶,如圖所示。在入射角i漸漸減小到零的過程中,假如屏上的彩色光帶先后全部消逝,則 ()A.紅光最先消逝,黃光最終消逝B.紅光最先消逝,紫光最終消逝C.紫光最先消逝,黃光最終消逝D.紫光最先消逝,紅光最終消逝【解析】選D。白光射入棱鏡后光路圖如圖所示,故在屏P上得到彩色光帶中紅光在最上面,紫光在最下面。當入射角i漸漸減小到零的過程中紫光最先消逝,紅光最終消逝,選項D正確。5.關于激光的應用問題,下列說法中不正確的是 ()A.光纖通信是應用激光相干性的特點對信號進行調(diào)制,使其在光導纖維中傳遞信息的B.計算機內(nèi)的“激光頭”讀出光盤上記錄的信息是應用了激光平行度好的特點C.醫(yī)學上可用激光做“光刀”切除腫瘤是應用激光亮度低的特點D.“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是應用了激光平行度好的特點【解析】選C。由激光的特點及應用可知光纖通信主要利用激光的相干性,A正確;計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應用了激光的平行性好,選項B正確;醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的強度大的特點,C錯誤;激光測距利用的是激光的平行性好,D正確。6.登山運動員在登雪山時要留意防止紫外線的過度照耀,尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照耀,否則將會嚴峻地損傷視力。有人想用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛損害的眼鏡,他選用的薄膜材料的折射率n=1.5,所要消退的紫外線的頻率ν=8.1×1014Hz,那么他設計的這種“增反膜”的厚度至少是 ()A.9.25×10-8m B.1.85×10-7mC.1.24×10-7m D.6.18×10-8m【解析】選C。為了減小紫外線對眼睛的損害,應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射的光疊加后加強,則路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長λ′的整數(shù)倍,即2d=Nλ′(N=1,2,…)。因此,膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的。紫外線在真空中的波長是λ==3.7×10-7m,在膜中的波長是λ′==2.47×10-7m,故膜的厚度至少是1.24×10-7m,故C正確,A、B、D錯誤。故選C。7.(2024·鄭州高二檢測)如圖所示,兩種折射率不同的介質(zhì)疊放在一起,由a、b兩種單色光組成的復合光,從某種光密介質(zhì)先射入介質(zhì)1,然后又進入介質(zhì)2。對a、b兩種單色光的折射狀況分析,下列推斷正確的是()A.a光的頻率大于b光的頻率B.介質(zhì)1中a光的速率比b光的速率大C.介質(zhì)2中a光的折射率比b光的折射率大D.介質(zhì)2中a光的波長比b光的波長小【解析】選B。光線進入介質(zhì)1時,a光的偏折程度比b光的小,則介質(zhì)1中a光的折射率比b光的折射率小,因此a光的頻率小于b光的頻率,故A錯誤。介質(zhì)1中a光的折射率比b光的折射率小,依據(jù)n=,知介質(zhì)1中a光的速率比b光的速率大,故B正確。a光的頻率小于b光的頻率,則介質(zhì)2中a光的折射率比b光的折射率小,故C錯誤。由c=λf知,在真空中a光的波長比b光的波長大。依據(jù)n===,式中λ0是真空中波長,λ是介質(zhì)中波長,結(jié)合介質(zhì)2中a光的折射率比b光的折射率小,可知介質(zhì)2中a光的波長比b光的波長大,故D錯誤。二、非選擇題(14分)8.(2024·江蘇高考)兩束單色光A、B的波長分別為λA、λB,且λA>λB,則______(選填“A”或“B”)在水中發(fā)生全反射時的臨界角較大。用同一裝置進行楊氏雙縫干涉試驗時,可以視察到______(選填“A”或“B”)產(chǎn)生的條紋間距較大。

【解析】單色光A的波長大,折射率小,由sinC=,單色光A的臨界角大,再由雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ知,單色光A的條紋間距大。答案:AA9.(15分)(1)(多選)如圖所示,一細束紅光與一細束藍光平行射到同一個三棱鏡上,經(jīng)折射后交于光屏上的同一點M。若用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍光的折射率,下列說法正確的是 ()A.n1>n2,a為藍光,b為紅光B.n1<n2,a為藍光,b為紅光C.a光在玻璃中的傳播速度比b光小D.a光在玻璃中的傳播速度比b光大E.a光的頻率大于b光的頻率(2)如圖所示,半圓形玻璃磚的半徑為R,光屏PQ置于直徑的右端并與直徑垂直,一復色光與豎直方向成α=30°角射入玻璃磚的圓心,由于復色光中含有兩種單色光,故在光屏上出現(xiàn)了兩個光斑,玻璃對這兩種單色光的折射率分別為n1=和n2=。求:①這兩個光斑之間的距離;②為使光屏上的光斑消逝,復色光的入射角至少為多少?【解析】(1)選B、C、E。由圖看出,a光通過三棱鏡后偏折角較大,依據(jù)折射定律得知三棱鏡對a光的折射率較大,則知a為藍光,b為紅光,且有n1<n2,故B正確,A錯誤。由公式v=分析可知a光在玻璃中的傳播速度比b光小,故C正確,D錯誤。依據(jù)折射定律得知三棱鏡對a光的折射率較大,則知a為藍光,b為紅光,則a光的頻率大于b光的頻率,故E正確。(2)①作出光路圖,由折射定律有:n1=,n2=。代入數(shù)據(jù)得:β1=45°,β2=60°。故ab=Pb-Pa=Rtan45°-Rtan30°=(1-)R。②當兩種色光在界面處均發(fā)生全反射時間屏上的光斑消逝,且玻璃對其折射率為n2的色光先發(fā)生全反射,故sinC==,即入射角α=C=45°。答案:(1)B、C、E(2)①(1-)R②45°10.(15分)(1)(多選)表面附著油膜的透亮玻璃片,當有陽光照耀時,可在表面和玻璃片的邊緣分別看到彩色圖樣,則 ()A.兩者都是色散現(xiàn)象B.兩者都是干涉現(xiàn)象C.前者是干涉現(xiàn)象D.后者是折射現(xiàn)象E.前者不是色散現(xiàn)象,后者是色散現(xiàn)象(2)為了削減光在透鏡表面由于反射帶來的損失,可在透鏡表面涂上一層增透膜,一般用折射率為1.38的氟化鎂,為了使波長為5.52×10-7m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相消,求所涂的這種增透膜的最小厚度?！窘馕觥?1)選A、C、D。陽光照耀到油膜上,油膜前后表面的反射光干涉形成彩色圖樣,是干涉現(xiàn)象。陽光照在邊緣棱角處,由于折射產(chǎn)生彩色圖樣,是折射現(xiàn)象,兩者都屬于色散現(xiàn)象,故選項A、C、D正確。(2)由于人眼對綠光最敏感,所以通常所用的光學儀器其鏡頭表面所涂的增透