高中物理 第十三章 8 激光課后集訓 新人教版選修3-41

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激光 基礎(chǔ)過關(guān) 1.下列說法正確的是( ) A.激光可用于測距 B.激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料 C.外科研制的“激光刀”可以有效地減少細菌的感染 D.激光可用于全息照相，有獨特的特點 答案：ABCD 2.在演示雙縫干涉的實驗時，常用激光做光源，這主要是應(yīng)用激光的什么特性？( ) A.亮度高 B.平行性好 C.單色性好 D.波動性好 解析：頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過雙縫時能夠得到兩束相干光。本題的正確答案是C。 答案：C 3.下列說法正確的是( ) A.兩支鉛筆靠在一起，自然光從筆縫中通過后就成了偏振光 B.偏振光可以是橫波，也可以是縱波 C.因為激光的方向性好，所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D.激光可以像刀子一樣切除腫瘤 解析：兩支普通鉛筆靠在一起，中間的縫遠遠地大于光的波長，因此，光從中通過時不會成為偏振光；光是橫波，偏振光也是橫波；激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象；激光有很多用途，其中包括做手術(shù)，切除腫瘤。 答案：D 4.將激光束的寬度聚焦到納米級(10-9 m)范圍內(nèi)，可修復(fù)人體已損壞的器官，參考DNA分子進行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病等徹底根除，這里應(yīng)用了激光的( ) A.平行性好的特性 B.單色性好的特性 C.亮度高的特性 D.粒子性好的特性 答案：AC 5.下列應(yīng)用激光的事例中錯誤的是( ) A.利用激光進行長距離精確測量 B.利用激光進行通信 C.利用激光進行室內(nèi)照明 D.利用激光加工堅硬材料 解析：激光的單向性好，不利于室內(nèi)照明，并且大功率的激光要靠專門的激光器產(chǎn)生，成本太高，且由于激光的能量集中，會對人體產(chǎn)生傷害，因此選項C所述激光的應(yīng)用是錯誤的。 答案：C 6.激光發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為λ，c表示光在真空中的速度，下列說法中正確的是( ) A.該光在真空中的波長為nλ B.該光在真空中的波長為 λ/n C.該光的頻率為c/λ D.該光的頻率為c/nλ 解析：注意光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，頻率不會發(fā)生變化，對激光也是一樣，由于速度變化的原因、波長會相應(yīng)變化，對同一頻率的光它在真空中的波長應(yīng)大于介質(zhì)中的波長。 答案：AD 綜合運用 7.應(yīng)用激光平行性好的特性，可以精確地測量距離。對準目標發(fā)射一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖與收到的反射脈沖的時間間隔，就可求出激光器到目標的距離。若在地球上向月球發(fā)射一個激光脈沖，測得從發(fā)射到收到反射脈沖所用的時間為2.56 s,則月球到地球的距離大約是________km。________。 解析：真空中的光速c=3.0108 m/s,從發(fā)射脈沖到收到反射脈沖所用時間t=2.56 s,月球與地球距離為l=3.01082.56 m=3.84105 km。 答案：3.84105 km。 8.一臺二氧化碳激光器發(fā)出的激光功率為P=1 000 W，出射光束截面積為A=1 mm2,這束光垂直射到溫度為T=273 K，厚度為d=2 cm的鐵板上，如果有80%的光束能量被激光照射到那一小部分鐵板所吸收，并使其熔化成與光束等截面積的直圓柱孔，需要多少時間？鐵的有關(guān)參數(shù)：熱容量c=26.6 J/molK，密度ρ=7.90103 kg/m3,熔點Tm=1 798 K,熔解熱L=1.49104 J/mol,摩爾質(zhì)量U=5610-3 kg。 解析：激光所照射到的質(zhì)量為M的部分鐵板在熔化過程中所吸收的熱量為Q=(cΔT+L)=Pt80% 其中質(zhì)量M=Adρ。代入數(shù)據(jù)求得t=0.192 s 答案：0.192 s 9.一臺激光器，它的功率為P，如果它發(fā)射出的單色光在空氣中的波長為λ，則這束單色光的頻率是________它在時間t內(nèi)輻射的光能為________，如果已知這束單色光在某介質(zhì)中的傳播速度為v,那么這束單色光從該介質(zhì)射向真空發(fā)生全反射的臨界角為________。 解析：根據(jù)v=λf可得這束單色光的頻率f=c/λ;激光器的時間t內(nèi)所做的功W=Pt轉(zhuǎn)化為光能； 這束單色光對該介質(zhì)的折射率n=c/v,設(shè)它從該介質(zhì)射向真空發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c;所以C=arcsin(v/c)。 答案：,Pt,arcsin() 10.由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光，所以光導(dǎo)纖維中用激光作為信息高速傳輸?shù)妮d體，要使射到粗細均勻的圓形光導(dǎo)纖維一個端面上的激光束都能從另一個端面射出，而不會從側(cè)壁“泄漏”出來，光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多大？ 解析：要保證不會有光線從側(cè)面跑出來，其含義是不管入射角多大都能在測量壁發(fā)生全反射。令入射角等于90，再由折射定律和全反射臨界角公式、幾何關(guān)系就可以求出材料的折射率。 設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維端面的入射角為i，折射角為α，折射光線射向側(cè)面時的入射角為β，如答圖13-11所示。 答圖13-11 由折射定律：, 由幾何關(guān)系：α+β=90， sinα=cosβ。 由全反射臨界角的公式： sinβ=, cosβ=, 要保證從端面射入的任何光線都能發(fā)生全反射，應(yīng)有i=90,sini=1。故 , 解得 n=, 光導(dǎo)纖維的折射率應(yīng)為n≥。 答案：