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2019高中物理 課下能力提升十九 第十三章 第7、8節(jié) 光的顏色 色散 激光(含解析)新人教版選修3-4

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1、光的顏色 色散 激光 [基礎(chǔ)練] 一、選擇題 1.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn),在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛。下面關(guān)于激光的敘述正確的是(  ) A.激光是縱波 B.頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同 C.兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D.利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離 2.如圖所示,一束紅光和一束藍(lán)光平行入射到三棱鏡上,經(jīng)折射后, 匯聚在屏上同一點(diǎn),若n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率,下列判斷正確的有(  ) A.n1<n2,a為藍(lán)光,b為紅光 B.n1n2,a為紅光,b為藍(lán)光

2、 D.n1>n2,a為藍(lán)光,b為紅光 3.用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),得到彩色的干涉條紋,下列說法正確的是(  ) A.干涉圖樣的中央亮條紋是彩色的 B.在靠近中央亮條紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋 C.在靠近中央亮條紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋 D.在靠近中央亮條紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關(guān) 4.劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖甲所示,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乙所示。干涉條紋有如下特點(diǎn):一是任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等;二是任意相鄰明

3、條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定?,F(xiàn)若在圖中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 二、非選擇題 5.為了減少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,為了使在真空中波長為5.52×10-7 m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厚度。 [提能練] 一、選擇題 1.[多選](2016·杭州高二檢測)如圖所示, 截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中,寬度均為d的紫

4、、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個(gè)直角邊AB,在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏(圖中未畫出),屏的距離遠(yuǎn)近可調(diào),在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶,可能是(  ) A.紫色光帶在上,紅色光帶在下,紫色光帶較寬 B.紫色光帶在下,紅色光帶在上,紫色光帶較寬 C.紅色光帶在上,紫色光帶在下,紅色光帶較寬 D.紅色光帶在下,紫色光帶在上,紅色光帶較寬 2.如圖所示,半圓柱形玻璃磚置于光屏PQ的左下方,一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚,在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn),觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前

5、,反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是(  ) A.減弱,紅光 B.增強(qiáng),紅光 C.減弱,紫光 D.增強(qiáng),紫光 3.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(lán)光和紅光 B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光 C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光 D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光 4.如圖所示為半圓形的玻璃磚,C為AB的中點(diǎn),OO′為過C點(diǎn)的AB面的垂線。a、b兩束不同頻率的單色可見

6、細(xì)光束垂直AB邊從空氣射入玻璃磚,且兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到C點(diǎn)的距離相等,兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn),以下判斷不正確的是(  ) A.a(chǎn)光在玻璃磚中的傳播速度大于b光的傳播速度 B.a(chǎn)光從玻璃磚中射入空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角大于b光的臨界角 C.在同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋中,a光相鄰明條紋的間距大于b光相鄰明條紋的間距 D.b光比a光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 二、非選擇題 5.一種紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道閃光,每道閃光稱為一個(gè)光脈沖,若這種激光器光脈沖的持續(xù)時(shí)間為1.0×10-11 s,波長為694.3 mm,發(fā)射功率為1.0×1010 W,真空中光速c=3

7、×108 m/s。則 (1)每個(gè)光脈沖的長度是多少? (2)用紅寶石激光照射皮膚色斑,每1 cm2吸收能量達(dá)到60 J以后,色斑便逐漸消失,一顆色斑的面積是50 mm2,則它需要吸收多少個(gè)紅寶石激光脈沖才能逐漸消失? 答 案 [基礎(chǔ)練] 1.解析:選D 一切光都是橫波,A錯(cuò)誤;根據(jù)v=λf,光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,頻率相同,波長不同,B錯(cuò)誤;發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩束光頻率必須相同,C錯(cuò)誤;由激光相關(guān)知識(shí)知,D正確。 2.解析:選A 由于紅光的頻率低于藍(lán)光的頻率,有n1

8、兩狹縫距離相等,各色光經(jīng)雙縫到達(dá)光屏中央的路程差為零,在光屏中央均出現(xiàn)亮條紋,各色光復(fù)合成白光,所以中央亮條紋為白色。由Δx=λ可知,不同色光的干涉條紋間距Δx隨波長的增大而增大,紫光的波長最短,所以靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋,故C正確。 4.解析:選A 干涉條紋是由空氣薄膜的上下兩個(gè)表面反射的光線疊加而成的,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,A正確。 5.解析: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膜的厚度只使反射的綠光干涉相抵消,但薄膜的厚度不宜過大,使其厚度為綠光在

9、膜中波長的,使綠光在增透膜的前后兩個(gè)表面上的反射光互相抵消,而光從真空進(jìn)入某種介質(zhì)后,其波長會(huì)發(fā)生變化。若綠光在真空中波長為λ0,在增透膜中的波長為λ, 由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長及頻率的關(guān)系得 n==, 得λ= 那么增透膜厚度 h=λ== m=1×10-7 m 答案:1×10-7 m [提能練] 1.解析:選CD 由于玻璃對(duì)紫光的折射率大于對(duì)紅光的折射率,故紫光和紅光經(jīng)過棱鏡后光路如圖所示。 在光屏由近及遠(yuǎn)移動(dòng)過程中,可能是紅色光帶在上,紫色光帶在下,也可能是紅色光帶在下,紫色光帶在上,但紅色光帶始終較寬,故選項(xiàng)C、D正確,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。 2.解析:選D 頻率

10、越高的光,介質(zhì)對(duì)它的折射率就越大,在可見光中從紅光到紫光頻率越來越大,故玻璃對(duì)它們的折射率越來越大,再由n=知,折射率越大,臨界角越小,所以紫光的臨界角最小,從玻璃進(jìn)入空氣,在入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)的過程中,入射角逐漸增大,紫光先消失,隨著折射光線的消失,反射光越來越強(qiáng),D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 3.解析:選B 作出a、b、c、d四條光線第一次折射時(shí)的法線,如圖所示,可知其折射率大小關(guān)系為na>nb>nc>nd,則它們可能依次是紫光、藍(lán)光、黃光和紅光,B正確。 4.解析:選D 由圖分析可知,玻璃磚對(duì)b光的偏折角大于對(duì)a光的偏折角,根據(jù)折射定律得知,玻璃磚對(duì)b光的折射率大于對(duì)a光的折射率,由

11、v=c/n得,a光在玻璃磚中的傳播速度大于b光的傳播速度,選項(xiàng)A正確;由公式sin C =1/n分析得知,a光的折射率n小,則a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角,選項(xiàng)B正確;干涉條紋的間距與波長成正比,a光的頻率小,波長長,故相鄰明條紋的間距a光的較大,選項(xiàng)C正確;光的波長越長,越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,所以可知a光比b光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5.解析:(1)一個(gè)光脈沖長度 Δl=c·Δt=3.0×108×1.0×10-11 m =3.0×10-3 m (2)一個(gè)光脈沖所攜帶的能量 ΔE=P·Δt=1.0×1010×1.0×10-11 J =0.1 J 設(shè)清除面積為50 mm2的色斑需要光脈沖個(gè)數(shù)為n,則 n===300 答案:(1)3.0×10-3 m (2)300 個(gè) 5

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