高中物理人教版4第十三章光7全反射 課時訓(xùn)練17光的顏色色散激光

課時訓(xùn)練17光的顏色色散激光題組一光的顏色色散1.一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。圖中哪個光路圖可能是正確的()解析:由于a光的頻率小于b光的頻率,a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率,由兩種單色光進入玻璃后偏折程度不同,可判定B正確。答案:B2.實驗表明,可見光通過三棱鏡時各色光的折射率n隨波長λ的變化符合科西經(jīng)驗公式:n=A+,其中A、B、C是正的常量。太陽光進入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示。則()A.屏上c處是紫光B.屏上d處是紅光C.屏上b處是紫光 D.屏上a處是紅光解析:根據(jù)n=A+知波長越長折射率越小,光線偏折越小。從題圖可知,d光偏折最厲害,折射率最大,應(yīng)是紫光;a光偏折最輕,折射率最小,應(yīng)是紅光。選項D正確。答案:D3.(多選)一束復(fù)色光由空氣射向玻璃,發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光,其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對a、b的折射率分別為na和nb,a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb,則()>nb <nb>vb <vb解析:由題圖可知,光的入射角相等,而折射角ra<rb,由n=可知,na>nb,A對,B錯。又n=,所以va<vb,C錯,D對。答案:AD題組二薄膜干涉4.涂有增透膜的照相機鏡頭看上去呈現(xiàn)淡紫色,說明()A.增透膜明顯地增強了紅光的透射現(xiàn)象B.增透膜明顯地增強了紫光的透射現(xiàn)象C.增透膜明顯地增強了綠光的透射現(xiàn)象D.增透膜明顯地增強了綠光的反射損失解析:人眼對綠光最敏感,所以照相機鏡頭的增透膜采用了加強綠光透射使之干涉加強的做法,而與綠光頻率偏差最大的紅光和紫光透射效果最差,反射光較強,反射損失最大,所以看上去呈現(xiàn)紅光和紫光的混合色,即呈現(xiàn)淡紫色。故C選項正確。答案:C5.(多選)如圖所示,一束白光從左側(cè)射入肥皂液薄膜,下列說法正確的是()A.人從右側(cè)向左看,可以看到彩色條紋B.人從左側(cè)向右看,可以看到彩色條紋C.彩色條紋是水平的D.彩色條紋是豎直的解析:一束白光射到薄膜上,經(jīng)前后兩個界面反射回來的光相遇,產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,我們由左側(cè)向右看可看到彩色條紋。又由于薄膜同一水平線上的厚度相同,所以彩色條紋是水平的。故正確答案為B、C。答案:BC題組三激光6.(多選)對激光的認識,以下說法正確的是()A.普通光源發(fā)出的光都是激光B.激光是自然界普遍存在的一種光C.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光D.激光已經(jīng)深入到我們生活的各個方面解析:普通光源發(fā)出的光是自然光,自然光不能發(fā)生干涉,是非相干光,激光是人工產(chǎn)生的光,具有很好的相干性,激光已得到廣泛的應(yīng)用。故正確選項為C、D。答案:CD7.一臺激光器,它的功率為P,如果它發(fā)出的單色光在空氣中波長為λ,則這束單色光的頻率是,它在t時間內(nèi)輻射的能量為。如果這束單色光在某介質(zhì)中傳播速度為v,那么這束單色光從該介質(zhì)射向真空發(fā)生全反射的臨界角為。

解析:根據(jù)c=λf可得這束單色光的頻率f=;激光器在時間t內(nèi)所做的功W=Pt轉(zhuǎn)化為光能;這束光對該介質(zhì)的折射率n=,設(shè)它從該介質(zhì)射向真空發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=,所以C=arcsin。答案:Ptarcsin(建議用時:30分鐘)1.(多選)關(guān)于激光,下列說法正確的是()A.激光是用人工方法激發(fā)的一種特殊的光B.自然界中某些天然物體也可以發(fā)出激光C.激光可以像刀子一樣切除腫瘤D.由于激光的方向性好,所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象解析:激光是人工方法激發(fā)的一種特殊的光,A對,B錯;激光具有亮度高、方向性好、能量強等特點,可以像刀子一樣切除腫瘤,C項正確。激光是一種波,只要是波就能發(fā)生衍射現(xiàn)象,D錯。答案:AC2.白光通過三棱鏡發(fā)生色散,這說明()A.不同顏色的光在真空中的光速不同B.在同一介質(zhì)中紅光的折射率比紫光的大C.在同一介質(zhì)中紅光的光速比紫光的大D.每種顏色的光通過三棱鏡都會分成幾種顏色的光解析:色散現(xiàn)象表明,棱鏡對紅光的折射率最小,由n=可知,紅光在棱鏡中的速度最大。故正確答案為C。答案:C3.(多選)以下說法正確的是()A.光纖通信利用了激光相干性好的特點B.激光武器利用了激光亮度高的特點C.激光寫、讀利用了激光亮度高的特點D.激光加工、激光手術(shù)利用了激光亮度高的特點解析:利用激光的相干性進行信息的傳遞,例如利用激光相干性好進行光纖通信;利用激光的平行度好進行精確測量和數(shù)據(jù)采集;利用激光的亮度高進行光切割和焊接。答案:ABD4.紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣,若黃光恰能發(fā)生全反射,則()A.綠光也一定能發(fā)生全反射B.紅光也一定能發(fā)生全反射C.紅、綠光都能發(fā)生全反射D.紅、綠光都不能發(fā)生全反射解析:這三種色光的臨界角關(guān)系是C紅>C黃>C綠。答案:A5.登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射,尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射,否則將會嚴重損傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡,他選用的薄膜材料的折射率為n=,所要消除的紫外線的頻率為f=×1014Hz,那么他設(shè)計的這種膜的厚度至少是()mmm m解析:由于紫外線在膜前后表面的反射光相互加強,因此路程差為2d=mλ(m=1,2,…),因此膜的厚度至少為,其中λ應(yīng)為紫外線在膜中的波長。紫外線在膜中的傳播速度為v=,則在膜中的波長為λ==×10-7m,因此膜的厚度至少為×10-7m。故選項C正確。答案:C6.取兩塊平玻璃板,合在一起用手捏緊,會從玻璃板上看到彩色條紋,這是光的干涉現(xiàn)象,有關(guān)這一現(xiàn)象的敘述正確的是()A.這是上下兩塊玻璃板的上表面反射光干涉的結(jié)果B.這是兩玻璃板間的空氣薄層上下兩表面的反射光相干涉的結(jié)果C.這是上面一塊玻璃板的上、下兩表面的反射光干涉的結(jié)果D.這是下面一塊玻璃板的上、下兩表面的反射光干涉的結(jié)果解析:形成干涉條紋是有一定條件的,即兩列相干光的光程差需要連續(xù)變化,當(dāng)δ=kλ,k=0,1,2,…時,形成明條紋,當(dāng)δ=(2k+1),k=0,1,2,…時,形成暗條紋,當(dāng)入射光是白光時,就會形成彩色條紋,對平板玻璃來說,每一塊平板玻璃上下表面都是平行的,故不具備產(chǎn)生干涉條紋的條件,而中間的空氣膜則可能具備這一條件,故應(yīng)選B。答案:B7.一束白光從水中射入真空的折射光線如圖所示。若保持入射點O不變而逐漸增大入射角,則關(guān)于紅光和紫光的下述說法中錯誤的是()A.若紅光射到P點,則紫光在P點上方B.若紅光射到P點,則紫光在P點下方C.紫光先發(fā)生全反射,而紅光后發(fā)生全反射D.當(dāng)紅光和紫光都發(fā)生全反射時,它們的反射光線射到水底時是在同一點解析:由于紅光在水中折射率較小,折射時偏向角較小,所以若紅光射到P點,偏向角較大的紫光應(yīng)射到P點下方,A錯、B對。由于紅光臨界角大于紫光臨界角,所以紫光發(fā)生全反射時,紅光還沒發(fā)生全反射,C項正確。紅光和紫光的反射光路是一樣的,D項正確。答案:A8.激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù),它應(yīng)用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當(dāng)于雙縫干涉實驗中的雙縫,待測物體的速度v與二次曝光時間間隔Δt的乘積等于雙縫間距。實驗中可測得二次曝光時間間隔Δt、雙縫到屏之間的距離l以及相鄰兩條亮條紋的間距Δx。若所用激光波長為λ,則該實驗確定物體運動速度的表達式為()= == =解析:設(shè)雙縫的間距為d,則由題設(shè)得d=vΔt。雙縫到屏之間的距離l以及相鄰兩條亮條紋的間距Δx、雙縫的間距d、光波波長λ滿足Δx=λ,由以上兩式可解得v=。故選項B正確。答案:B9.右圖為玻璃厚度檢測儀的原理簡圖,其原理是:固定一束激光AO以不變的入射角i照到MN表面,折射后從PQ表面射出,折射光線最后照到光電管C上,光電管將光信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?依據(jù)測量光束在C上移動的距離,可以確定玻璃厚度的變化。設(shè)i=45°,玻璃對該光的折射率為,C上的光斑向左移動了Δx,則可確定玻璃的厚度比原來變(選填“厚”或“薄”)了。

解析:光經(jīng)過平行玻璃磚傳播方向不變,只發(fā)生側(cè)移,光斑向左移,可見玻璃變厚。由=n,得r=30°。設(shè)變厚為d。則dtan45°-dtan30°=Δx,所以d=Δx。答案:厚Δx10.一種紅寶石激光器發(fā)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×10-11s,波長為nm,發(fā)射功率為×1010W。(1)每列光脈沖的長度是多少?(2)用紅寶石激光照射皮膚色斑,每1cm2吸收能量達到60J以后,色斑便逐漸消失,一顆色斑的