2020高中物理 第十三章 光 第7节 光的颜色 色散 第8节 激光课时作业 新人教版选修3-4

2020高中物理 第十三章 光 第7节 光的颜色 色散 第8节 激光课时作业 新人教版选修3-4

第十三章　第7节 光的颜色 色散 第8节 激光 ‎ 基础夯实 ‎ 一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)‎ ‎1．(华中师大附中2016年高二下学期期中)下列有关光现象的说法不正确的是(　D　)‎ A．泊松亮斑是光的衍射现象 B．用激光束在很硬的材料上打孔是利用了激光亮度高的特点 C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 解析：拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加装偏振片是为了减弱玻璃反射光的干扰，故D错误，选项ABC中所述现象正确。‎ ‎2．下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是(　B　)‎ A．雨后的彩虹 B．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色 C．透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色 D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮 解析：雨后的彩虹是色散现象，故选项A错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故选项C错误；水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故选项D错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故选项B正确。‎ ‎3．(浙江省温州中学2017年高二下学期期中)实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长λ的变化符合科西经验公式：n＝A＋＋，其中A、B、C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示。则(　D　)‎ A．屏上c处是紫光　 B．屏上d处是红光 C．屏上b处是紫光　 D．屏上a处是红光 解析：太阳光中红光波长最长，紫光波长最短，则紫光折射率最大，红光折射率最小，所以紫光偏折程度最大，对应屏上d处，红光偏折程度最小，对应屏上a处。‎ - 6 -‎ ‎4．2015年以美国为首的多国联盟多次对伊拉克极端武装分子发动空袭，美方称利用卫星可以将地面状况看得一清二楚，而伊方称，已在各地布满了对空激光炮。试问：在战争爆发时，伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器(　C　)‎ A．瞄高些 B．瞄低些 C．沿视线直接瞄准 D．若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些 解析：空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路可逆，两者的光路相同。因此，A、B两项错误，C项正确。D项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知应瞄低些方能射中，故D项错误。‎ ‎5．将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－‎9m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的(　BD　)‎ A．单色性好　 B．平行度好 C．粒子性　 D．高能量 解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官。‎ ‎6．(福建师大附中2016年高二下学期期中)如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则(　AB　)‎ A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失 B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距 C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大 D．在水中，b光波长比a光波长大 解析：由sinC＝，则a光的临界角较大b光的临界角较小，故若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消失，故A正确；根据折射角raλb，条纹间距Δx＝λ，则a光的干涉条纹间距大于b光的间距，故B正确D错误；真空中所有光的传播速度是相同的，故C错误。‎ 二、非选择题 - 6 -‎ ‎7．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)激光单色性好，相干性好 ‎(4)激光高能量，且方向性好 解析：(1)激光的主要特点是：高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好。‎ ‎(2)要想利用激光测量月地间距离，需要让从地球射向月球的激光沿原路反射回来，全反射棱镜可以做到这一点。‎ ‎(3)激光具有单色性好，易得到稳定的相干光源。‎ ‎(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，是利用了激光高能量，且方向性好的特性。‎ ‎ 能力提升 ‎ 一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)‎ ‎1．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图中的(　D　)‎ 解析：铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。‎ ‎2．两个完全相同的等腰三棱镜如图所示放置，相邻两侧面相互平行，一束白光从棱镜A的左面入射，从B的右面出射，则出射光线是(　D　)‎ - 6 -‎ A．一束白光　 B．白光带 C．散射彩色带　 D．平行彩色带 解析：各色光经两等腰棱镜折射的光路图如图所示。各色光经多次折射但由于两棱镜相邻两侧面平行，所以各色光出射光线与入射光线平行，最后出射光线是平行彩色带。‎ ‎3．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图(a)所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图(b)所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图(a)装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　A　)‎ A．变疏　 B．变密 C．不变　 D．消失 解析：干涉条纹是由空气薄膜的上下两个表面反射的光线叠加而成的，当抽去一张纸片后，劈形空气薄膜倾角减小，相邻明条纹(或暗条纹)必须变疏才能符合所在位置下面对应的薄膜厚度差跟原先一样，故A正确。‎ ‎4．以下关于偏振片和增透膜的说法正确的是(　D　)‎ A．拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，使景物更加清晰，可在照相机镜头前加一增透膜 B．为减小光在照相机镜面处的反射，使景物更加清晰，可在照相机镜头前加一偏振片 C．照相机的增透膜厚度通常为λ/2‎ D．3D立体电影充分利用了光的偏振原理 解析：水面的反射光是偏振光，减弱偏振光的影响，应该加偏振片，故选项A错误；照相机镜头前应加增透膜，以减小反射光，故选项B错误；增透膜的厚度通常为绿光在增透膜这种介质中的波长的，故选项C错误；3D立体电影充分利用了光的偏振原理，故选项D正确。‎ ‎5．一复色光中只含有a、b两种单色光，用该复色光照射一竖直理想透明薄膜(膜层厚度从零开始，上薄下厚)时，得到如图所示的干涉图样。若用此复色光通过玻璃半球射向空气，下列四个光路图中可能符合实际情况的是(　AD　)‎ - 6 -‎ 解析：根据薄膜干涉图象，可知λa<λb，所以a光的折射率大，故选项A、D正确。‎ ‎6．(河南郑州一中2016年高二下学期期中)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化，当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮。则(　AD　)‎ A．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强 B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消 C．温度从t‎1升到t2的过程中，A的高度增加 D．温度从t‎1升到t2的过程中，A的高度增加 解析：出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故A正确，B错误。温度从t‎1升 到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍，出现明条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加，故C错误，D正确。‎ 二、非选择题 ‎7．用三棱镜可使阳光折射成一条彩色光谱带，如图所示，请回答下列问题：‎ ‎(1)B、C、D区域分别是什么色光区？‎ - 6 -‎ ‎(2)将一瓶绿藻放在A处，则B、C、D哪一处变暗？‎ ‎(3)将一瓶绿藻放在B、C、D的哪一位置上，就会严重影响它的生长？‎ 解析：(1)B为红光区，C为绿光区，D为蓝光区 ‎(2)由绿藻呈绿色可知其对绿光的吸收最弱，故B和D处变暗。‎ ‎(3)由(1)可知，C为绿光区，故绿藻只能得到极少量可利用的光来进行光合作用，因而会严重影响其生长。‎ - 6 -‎