2024-2025學(xué)年高中物理第13章光7-8光的顏色色散激光課時(shí)練習(xí)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(xué)家利用激光干涉方法探測(cè)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(guān)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(shí),光屏上能觀測(cè)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(cuò)誤;激光相干性好,只有頻率相同的兩束激光才會(huì)發(fā)生干涉,故B錯(cuò)誤;用激光照耀不透亮擋板上小圓孔時(shí),光屏上能觀測(cè)到衍射條紋,間距不等,故C錯(cuò)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(cè))以下試驗(yàn)或現(xiàn)象的原理與光學(xué)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(dǎo)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(dǎo)光是因?yàn)楣庠谒涂諝饨缑嫔习l(fā)生了全反射現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;圖乙中,用偏振眼鏡看3D電影,感受到立體的影像是因?yàn)楣獾钠瘳F(xiàn)象,故B錯(cuò)誤;圖丙中,陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因?yàn)楣獾母缮娆F(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?yàn)楣獍l(fā)生了折射現(xiàn)象,故D錯(cuò)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(shí)線、虛線為光照耀到薄膜上時(shí),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(dǎo)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(qiáng)形成的,暗條紋是相干減弱形成的,故C項(xiàng)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(dāng)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(xiàng)D正確。5.關(guān)于激光的應(yīng)用問題,下列說法中不正確的是 ()A.光纖通信是應(yīng)用激光相干性的特點(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“激光頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光平行度好的特點(diǎn)C.醫(yī)學(xué)上可用激光做“光刀”切除腫瘤是應(yīng)用激光亮度低的特點(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)用了激光平行度好的特點(diǎn)【解析】選C。由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用激光的相干性,A正確;計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行性好,選項(xiàng)B正確;醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的強(qiáng)度大的特點(diǎn),C錯(cuò)誤;激光測(cè)距利用的是激光的平行性好,D正確。6.登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要留意防止紫外線的過度照耀,尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照耀,否則將會(huì)嚴(yán)峻地?fù)p傷視力。有人想用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)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(shè)計(jì)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(duì)眼睛的損害,應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射的光疊加后加強(qiáng),則路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長(zhǎng)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(zhǎng)的。紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ==3.7×10-7m,在膜中的波長(zhǎng)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(cuò)誤。故選C。7.(2024·鄭州高二檢測(cè))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(fù)合光,從某種光密介質(zhì)先射入介質(zhì)1,然后又進(jìn)入介質(zhì)2。對(duì)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(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)小【解析】選B。光線進(jìn)入介質(zhì)1時(shí),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(cuò)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(cuò)誤。由c=λf知,在真空中a光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)大。依據(jù)n===,式中λ0是真空中波長(zhǎng),λ是介質(zhì)中波長(zhǎng),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(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)大,故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(14分)8.(2024·江蘇高考)兩束單色光A、B的波長(zhǎng)分別為λA、λB,且λA>λB,則______(選填“A”或“B”)在水中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角較大。用同一裝置進(jìn)行楊氏雙縫干涉試驗(yàn)時(shí),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(zhǎng)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(xì)束紅光與一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上,經(jīng)折射后交于光屏上的同一點(diǎn)M。若用n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率,下列說法正確的是 ()A.n1>n2,a為藍(lán)光,b為紅光B.n1<n2,a為藍(lán)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(fù)色光與豎直方向成α=30°角射入玻璃磚的圓心,由于復(fù)色光中含有兩種單色光,故在光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光斑,玻璃對(duì)這兩種單色光的折射率分別為n1=和n2=。求:①這兩個(gè)光斑之間的距離;②為使光屏上的光斑消逝,復(fù)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(duì)a光的折射率較大,則知a為藍(lán)光,b為紅光,且有n1<n2,故B正確,A錯(cuò)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(cuò)誤。依據(jù)折射定律得知三棱鏡對(duì)a光的折射率較大,則知a為藍(lán)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(dāng)兩種色光在界面處均發(fā)生全反射時(shí)間屏上的光斑消逝,且玻璃對(duì)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(dāng)有陽光照耀時(shí),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(zhǎng)為5.52×10-7m的綠光在垂直表面入射時(shí)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(xiàng)A、C、D正確。(2)由于人眼對(duì)綠光最敏感,所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增透