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(zhǎng)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(cè)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。現(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(zhǎng)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(cè))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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)的增大而增大，紫光的波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。若綠光在真空中波長(zhǎng)為λ0，在增透膜中的波長(zhǎng)為λ， 由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長(zhǎng)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(zhǎng)成正比，a光的頻率小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，故相鄰明條紋的間距a光的較大，選項(xiàng)C正確；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，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(zhǎng)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