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1、2022年高中物理 第13章 第7、8節(jié) 光的顏色 色散同步練習(xí) 新人教版選修3-4
一、選擇題(1~4題為單選題,5、6題為多選題)
1.下列現(xiàn)象中可以用薄膜干涉來(lái)解釋的是( )
A.雨后的彩虹
B.水面上的油膜在陽(yáng)光照射下呈彩色
C.透過(guò)昆蟲(chóng)的翅膀看陽(yáng)光呈彩色
D.荷葉上的水珠在陽(yáng)光下晶瑩透亮
答案:B
解析:雨后的彩虹是色散現(xiàn)象,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;透過(guò)昆蟲(chóng)的翅膀看陽(yáng)光呈彩色是衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;水珠在陽(yáng)光下晶瑩透亮是全反射的結(jié)果,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;油膜在陽(yáng)光照射下呈彩色是薄膜干涉的結(jié)果,故選項(xiàng)B正確。
2.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(
2、在燈芯上灑些鹽)圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn),觀察到的現(xiàn)象是( )
A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°
B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°
C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°
D.干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變
答案:D
解析:金屬絲圈在豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí),不影響薄膜上薄下厚的分布,因而干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變,D對(duì)。
3.實(shí)驗(yàn)表明,可見(jiàn)光通過(guò)三棱鏡時(shí)各色光的折射率n隨著波長(zhǎng)λ的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式:n=A++,其中A、B、C是正的常量。太陽(yáng)光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示。
3、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
答案:D
解析:太陽(yáng)光中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng),紫光波長(zhǎng)最短,則紫光折射率最大,紅光折射率最小,所以紫光偏折程度最大,對(duì)應(yīng)屏上d處,紅光偏折程度最小,對(duì)應(yīng)屏上a處。
4.(福州八縣一中xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末聯(lián)考)以下關(guān)于偏振片和增透膜的說(shuō)法正確的是( )
A.拍攝水下景物時(shí),為減小光在水面處的反射,使景物更加清晰,可在照相機(jī)鏡頭前加一增透膜
B.為減小光在照相機(jī)鏡面處的反射,使景物更加清晰,可在照相機(jī)鏡頭前加一偏振片
C.照相機(jī)的增透膜厚度通常為λ/2
D.3D立體電影充分利
4、用了光的偏振原理
答案:D
解析:水面的反射光是偏振光,減弱偏振光的影響,應(yīng)該加偏振片,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;照相機(jī)鏡頭前應(yīng)加增透膜,以減小反射光,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;增透膜的厚度通常為綠光在增透膜這種介質(zhì)中的波長(zhǎng)的,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;3D立體電影充分利用了光的偏振原理,故選項(xiàng)D正確。
5.將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10-9m)范圍內(nèi),可修復(fù)人體已損壞的器官,可對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù),把至今尚令人無(wú)奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除,以上功能是利用了激光的( )
A.單色性好 B.平行度好
C.粒子性 D.高能量
答案:BD
解析:激光的平行度好,故可聚焦到很小的范圍;激光的亮度高、能量大
5、,故可修復(fù)器官。
6.如圖所示,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一束細(xì)白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面的說(shuō)法中正確的是( )
A.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率
B.b側(cè)光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象
C.若改變白光的入射角,在屏上最先消失的是b側(cè)光
D.通過(guò)同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋的間距Δxa>Δxb
答案:B
解析:根據(jù)色散形成的光譜,可知fa>fb,λa<λb,所以b更容易產(chǎn)生衍射,故B正確;na>nb,根據(jù)n=,所以va
6、項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)Δx=λ可知,Δxa<Δxb,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
7.雨后公路的積水上漂著薄薄的油層,看上去有許多彩色花紋,其中有一條綠色花紋與一條藍(lán)色花紋相鄰。在這兩條花紋處,哪里的油層更薄些?為什么?
解析:根據(jù)光干涉出現(xiàn)亮紋的條件知,路程差kλ=L2-L1=2nd(d為膜厚度),相鄰兩條綠紋與藍(lán)紋的k值相同,而λ綠>λ藍(lán),所以在這兩條花紋處藍(lán)紋所對(duì)應(yīng)的油層更薄些。
能力提升
一、選擇題(1~4題為單選題,5、6題為多選題)
1.讓激光照到VCD機(jī)、CD機(jī)或計(jì)算機(jī)的光盤上,就可以讀出盤上記錄的信息,經(jīng)過(guò)處理后還原成聲音和圖象,這是利用光的( )
A.平行度好,可以會(huì)
7、聚到很小的一點(diǎn)上
B.相干性好,可以很容易形成干涉圖樣
C.亮度高,可以在很短時(shí)間內(nèi)集中很大的能量
D.波長(zhǎng)短,很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
答案:A
解析:激光的特點(diǎn)之一是平行度好,它可以會(huì)聚到一個(gè)很小的點(diǎn)上,DVD、VCD、CD唱機(jī)或電腦上的光驅(qū)及刻錄設(shè)備就利用了激光的這一特點(diǎn),A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
2.兩個(gè)完全相同的等腰三棱鏡如圖所示放置,相鄰兩側(cè)面相互平行,一束白光從棱鏡A的左面入射,
從B的右面出射,則出射光線是( )
A.一束白光 B.白光帶
C.散射彩色帶 D.平行彩色帶
答案:D
解析:各色光經(jīng)兩等腰棱鏡折射的光路圖如圖所示。各色光經(jīng)多次折射但由
8、于兩棱鏡相鄰兩側(cè)面平行,所以各色光出射光線與入射光線平行,最后出射光線是平行彩色帶。
3.(物理與日常生活)市場(chǎng)上有種燈具俗稱“冷光燈”,用它照射物品時(shí)能使被照物品產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低,從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(氟化鎂),這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線,以λ表示此紅外線的波長(zhǎng),則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為( )
A.λ B.λ
C.λ D.λ
答案:B
解析:為減小反射的熱效應(yīng)顯著的紅外線,則要求紅外線在薄膜的前后表面反射后疊加作用減弱,即路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍
9、,故薄膜的最小厚度為紅外線在該薄膜中波長(zhǎng)的。
4.劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖(a)所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖(b)所示,干涉條紋有如下特點(diǎn):(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定。現(xiàn)若在圖(a)裝置中抽去一張紙片,則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀察到的干涉條紋( )
A.變疏 B.變密
C.不變 D.消失
答案:A
解析:干涉條紋是由空氣薄膜的上下兩個(gè)表面反射的光線
10、疊加而成的,當(dāng)抽去一張紙片后,劈形空氣薄膜傾角減小,相鄰明條紋(或暗條紋)必須變疏才能符合所在位置下面對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差跟原先一樣,故A正確。
5.激光火箭的體積小,卻可以裝載更大、更重的衛(wèi)星或飛船。激光由地面激光站或空間激光動(dòng)力衛(wèi)星提供,通過(guò)一套裝置,像手電筒一樣,讓激光束射入火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室,使推進(jìn)劑受熱而急劇膨脹,于是形成一股高溫高壓的燃?xì)饬?,以極高的速度噴出,產(chǎn)生巨大的推力,把衛(wèi)星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的( )
A.單色性好 B.平行度好
C.高能量 D.相干性好
答案:BC
解析:激光的平行度好且亮度高,可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量,這樣可
11、以給火箭提供高能量。
6.一復(fù)色光中只含有a、b兩種單色光,用該復(fù)色光照射一豎直理想透明薄膜(膜層厚度從零開(kāi)始,上薄下厚)時(shí),得到如圖所示的干涉圖樣。若用此復(fù)色光通過(guò)玻璃半球射向空氣,下列四個(gè)光路圖中可能符合實(shí)際情況的是( )
答案:AD
解析:根據(jù)薄膜干涉圖象,可知λa<λb,所以a光的折射率大,故選項(xiàng)A、D正確。
二、非選擇題
7.用三棱鏡可使陽(yáng)光折射成一條彩色光譜帶,如圖所示,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)B、C、D區(qū)域分別是什么色光區(qū)?
(2)將一瓶綠藻放在A處,則B、C、D哪一處變暗?
(3)將一瓶綠藻放在B、C、D的哪一位置上,就會(huì)嚴(yán)重影響它的生長(zhǎng)?
解析:(1)B為紅光區(qū),C為綠光區(qū),D為藍(lán)光區(qū)
(2)由綠藻呈綠色可知其對(duì)綠光的吸收最弱,故B和D處變暗。
(3)由(1)可知,C為綠光區(qū),故綠藻只能得到極少量可利用的光來(lái)進(jìn)行光合作用,因而會(huì)嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)。