2024年高中物理第十三章光第7節(jié)第8節(jié)光的顏色色散激光課后課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGE6-第7節(jié)、第8節(jié)光的顏色色散激光A組：合格性水平訓(xùn)練1．(光的顏色、折射時的色散)如圖所示，一束由紅、綠、紫三種單色光組成的復(fù)色光，通過橫截面為梯形的玻璃磚后，在光屏上形成彩色光帶。下列關(guān)于彩色光帶排列依次的說法中正確的是()A．從上到下依次為紫、綠、紅B．從上到下依次為紅、綠、紫C．從上到下依次為綠、紅、紫D．從上到下依次為綠、紫、紅答案A解析棱鏡對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率小，其偏折角度小，折射在光帶的下部。對紫光的折射率大，偏折角度大，出射后在光帶的上部。故正確答案為A。2．(光的顏色、折射時的色散)雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是()A．紫光、黃光、藍光和紅光B．紫光、藍光、黃光和紅光C．紅光、藍光、黃光和紫光D．紅光、黃光、藍光和紫光答案B解析由供選答案知四種光線紅、黃、藍、紫的頻率為ν紅＜ν黃＜ν藍＜ν紫，故其折射率n紅＜n黃＜n藍＜n紫，因折射率大，光在折射時，偏折程度大，故太陽光經(jīng)水滴折射后，在水中傳播，從上到下依次為紅、黃、藍、紫，再由光的反射定律，結(jié)合光路圖可知其反射后從上到下依次顛倒，因此出射光依次為紫光、藍光、黃光和紅光，B正確，A、C、D錯誤。3．(薄膜干涉時的色散)如圖所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂液膜，下列中：①人從右側(cè)向左看，可看到白色條紋；②人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋；③彩色條紋水平排列；④彩色條紋豎直排列。正確的是()A．①③B．①④C．②③D．②④答案C解析彩色條紋是前后兩表面的反射光相互疊加的結(jié)果，每一條紋呈水平分布。故正確答案為C。4．(激光)(多選)下列說法正確的是()A．激光可用于測距B．激光能量非常集中，只可用于加工金屬材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地削減細菌的感染D．激光可用于全息照相，有獨特的特點答案ACD解析激光平行度好，即使在傳播了很遠的距離之后，它仍保持肯定的強度，此特點可用于激光測距，A正確；激光的亮度高，能量非常集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，B錯誤；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強，D正確；由于激光亮度高，能量大，在切割皮膚等的同時，也能殺滅細菌，C正確。5．(薄膜干涉時的色散)(多選)凸透鏡的彎曲表面是個球面，球面的半徑叫做這個曲面的曲率半徑。把一個凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上，讓單色光從上方射入(如圖甲所示)，這時可以看到亮暗相間的同心圓(如圖乙所示)。這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)覺的，這些同心圓叫做牛頓環(huán)，為了使同一級圓環(huán)的半徑變大(例如從中心數(shù)起的其次道圓環(huán))，則應(yīng)()A．將凸透鏡的曲率半徑變大B．將凸透鏡的曲率半徑變小C．改用波長更短的單色光照耀D．改用波長更長的單色光照耀答案AD解析當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，光程差為半波長奇數(shù)倍時是暗條紋。換一個表面曲率半徑更大的凸透鏡，出現(xiàn)亮條紋的這一厚度向遠離圓心方向偏移，可知圓環(huán)半徑增大，A正確，B錯誤；改用波長更長的單色光照耀，出現(xiàn)同一級亮紋的光程差變大，到圓心距離增大，半徑變大，所以C錯誤，D正確。6．(光的顏色、折射時的色散、全反射)(多選)如圖所示，某玻璃棱鏡的頂角為θ，恰為黃光的臨界角，當(dāng)白光通過棱鏡發(fā)生色散，在光屏A上形成彩色光帶后，把白光的入射角i漸漸減小到零的過程中，在光屏上會視察到()A．最終在B屏上右邊是黃光B．最終在B屏上左邊是紫光C．最終在B屏上右邊是紫光D．最終在B屏上左邊是黃光答案AB解析玻璃對紫光的折射率最大，紫光的偏折角最大，而紫光的臨界角最小，所以首先在EG面上發(fā)生全反射后，再從GF面上折射到光屏B上。當(dāng)i＝0時，白光射到EG面上的入射角為θ，此時黃光恰好發(fā)生全反射，而頻率高于黃光的綠、藍、紫光均發(fā)生全反射到FG面上，它們的入射角相同，折射角最大的是紫光，所以B屏的左邊是紫光，由以上分析可知A、B正確。7．(綜合)一種紅寶石激光器放射的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道閃光稱為一個光脈沖，若這種激光器光脈沖的持續(xù)時間為1.0×10－11s，波長為694.3nm，放射功率為1.0×1010W。(1)每列光脈沖的長度是多少？(2)用紅寶石激光照耀皮膚色斑，每1cm2汲取能量達到60J以后，色斑便漸漸消逝，一顆色斑的面積為50mm2，則它須要汲取多少個紅寶石激光脈沖才能漸漸消逝？答案(1)3.0×10－3m(2)300個解析(1)光脈沖持續(xù)時間為放射一個光脈沖所需的時間一個光脈沖長度Δl＝cΔt＝3.0×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3m。(2)一個光脈沖所攜帶的能量ΔE＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1J清除面積為50mm2的色斑須要光脈沖數(shù)為n＝eq\f(E·S,ΔE)＝eq\f(60×50×10－2,0.1)個＝300個。B組：等級性水平訓(xùn)練8．(光的色散)(多選)表面附著油膜的透亮玻璃片，當(dāng)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)象答案ACD解析陽光照耀到油膜上，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A、C、D正確。9．(激光的特點及應(yīng)用)(多選)以下說法中正確的是()A．激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性B．由于激光的方向性好，所以激光不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C．光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物D．一般照相技術(shù)所記錄的只是光波的強弱信息，而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的相位信息答案ACD解析激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性，故A正確；激光相干性好，可以發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故B錯誤；光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物，故C正確；一般照相技術(shù)所記錄的只是光波的強弱信息，而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的相位信息，故D正確。10．(薄膜干涉的應(yīng)用)(多選)如圖所示是用干涉法來檢查某塊厚玻璃板上表面是否平整的裝置，所用紅色光是用一般光源加紅色濾色光片產(chǎn)生的，從上往下視察到的干涉條紋如下右圖所示，則下列推斷正確的是()A．若視察到的條紋如圖甲所示，則說明厚玻璃板上表面是平整的B．若視察到的條紋如圖乙所示，則厚玻璃板上表面有下凹的位置C．若視察到的條紋如圖乙所示，則厚玻璃板上表面有上凸的位置D．若是用黃色濾色光片產(chǎn)生的黃色光做該試驗，則干涉條紋變密答案ABD解析薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的放射光干涉產(chǎn)生的，若視察到的條紋如圖甲所示，則說明厚玻璃板上表面是平整的，故A正確；薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同。從彎曲的條紋可知，檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，知該處凹陷，故B正確，C錯誤。若是用黃色濾色光片產(chǎn)生的黃色光做該試驗，則波長變短，則干涉條紋變密，故D正確。11．(薄膜干涉的應(yīng)用)為了削減玻璃表面光的反射損失，在玻璃表面上涂一層折射率為eq\f(5,4)的增透膜，設(shè)入射光波長λ＝700nm，為了使這種波長的反射光能最大限度地被減弱，所涂薄膜的最小厚度是________nm。答案140解析題中求的是所涂薄膜的最小厚度，它應(yīng)為光在薄膜中波長的eq\f(1,4)。由c＝λf，v＝λ0f得光在其中波長λ0＝eq\f(4,5)λ，所以最小厚度d＝eq\f(1,4)λ0＝eq\f(1,5)λ＝eq\f(700,5)nm＝140nm。12．(綜合)波長為0.65μm的紅光，從空氣射入水中，水對空氣的折射率為1.33。求該光在水中的波長，并推斷在水中該光的顏色。答案0.49μm紅光解析單色光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波長改變了，波速也相應(yīng)改變了，但它的頻率不變，所以在水中該光仍是紅光。依據(jù)n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)＝eq\f(λ0,λ)水中的波長λ＝eq\f(λ0,n)＝eq\f(0.65μm,1.33)≈0.49μm。13.(綜合)如圖所示，橫截面是直角三角形ABC的三棱鏡對紅光的折射率為n1，對紫光的折射率為n2，一束很細的白光由棱鏡的一個側(cè)面AB垂直射入，從另一個側(cè)面AC折射出來。已知棱鏡頂角∠A＝30°，AC邊平行于光屏MN，且與光屏的距離為L。(1)畫出白光通過棱鏡折射的光路圖；(出射光線畫兩條邊緣光線，并指明其顏色)(2)求在光屏MN上得到的可見光光譜的寬度d。答案(1)圖見解析(2)Leq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,\r(4－n\o\al(2,2)))－\f(n1,\r(4－n\o\al(2,1)))))解析(1)由于光線垂直AB面入射，故在AB面上光線不偏折。在AC面，設(shè)紅光折射角為β1，紫光折射角為β2，由于n2＞n1，所以紫光偏折角度將大于紅光，故β2＞β1，光譜上方為紫光，下方為紅光。光路如圖所示。(2)由折射定律得：n1sin30°＝sinβ1，n2sin30°＝sinβ2，則sinβ1＝eq\f(n1,2)，sinβ