红光与紫光比较结果的判定

1、5红光与紫光比拟结果的判定红与紫光的比拟是一个跨越几何光学与物理光学两大知识系统的经典问题。这是由于虽然红光和紫光在真空中具有相同的传播速度c 3.00 108m/s，但红、紫两色光的频率不同光的颜色取决于频率，光在不同介质中传播时频率不变、颜色不变，导致它们在介质c中的折射率n,波速V ,波长 0为色光在真空中的波长均不相等，其具体的nn比拟结果是在同种介质中传播时的波长、波速都是红光较大，但频率、折射率却是紫光的c大，还有光子的能量 E h h 也是紫光的大，而从光密介质射向光疏介质时发生全反1射的临界角c arcsin 。由于n红v n紫，因此：C红 C紫，即红光的临界角大于紫光的临n界

2、角；另外还有一条易被无视的重要结论那么是：只要在光的传播过程中分出了红、紫，由于紫光的折射率较大，因此在同等条件下，紫光在传播方向改变时其偏折的角度一定比红光大。5。.1在真空及介质中红光与紫光的比拟4例1：绿光在水中的波长与紫光在真空中波长相等，水对绿光的的折射率n -,3那么以下说法中正确的选项是：4A 水对这种紫光的折射率应略小于一。3B 绿光与紫光在真空中的波长之比为3:4。C.绿光与紫光的频率之比为 3: 4。D .绿光在真空中的传播速度大于紫光在真空中的传播速度。分析：绿光与紫光在真空中的传播速度相同，水对紫光的折射率略大于水对绿光的折射率为内能光在真空中的波长为0，在水中的波长为

3、，由于绿一0紫，因此一0紫，门绿即绿=门绿=4，只有些=_绿=3，给出的选项C正确。0紫3V紫c/ o紫45。.2反射和折射中红光与紫光的比拟一束红、紫混合而成的光到两种介质的界面，如果考虑到色散现象，以下光路图中那些是能够发生的双前头表示红、紫混合光，下面介质为光密介质：分析：由于反射时不分红、紫反射角等于入向射角的规律对于红光、紫光来说完全相同，而从光介质射向光疏介质，当入射角逐渐增大，发生全反射时，由于。红C紫，所以定是紫光发生全反射此时仍有红光从光媒介射出。所以B、C选项正确。图15。.3蒙气差中红光与紫光的比拟例3:在战争中想用激光武器摧毁地平线上的空间站，你应该将激光：图2A. 适

4、当瞄高些。B. 适当瞄低些。C. 沿视线方向直接瞄准。D .假设激光器是红色的，而空间站是蓝色的，那么应该瞄低些。分析：尽管从地平线上方空间站处的反射光线经大气折射后射到观察者眼中时，其传播方向已发生改变，但光路可逆性原理告诉我们，只有沿视线方向直接瞄准才能击中目标，这一点不同于普通射击时需要适当瞄高些的情况；而当我们用红色激光武器支摧毁蓝色空间站目标时，如果直接瞄准目标的像进行射击，此时由于红光偏折的角度较小，于是便会出现红光射向了蓝色目标与蓝色目标像之间的某一位置的情况图2可见我们必须将红色激光束适当瞄低些才能确保击中目标。选项C、D正确。5。.4玻璃三棱镜中红光与紫光的比拟例4:某玻璃三

5、棱镜的顶角为0,0恰好等于黄光的临界角图3,当白光通过三棱镜发生色散，在光屏 A上形成彩色光带后，把白光的入射角逐渐减小到零的过程中，在光屏A和B上观察到：A. A屏上最先消失的是紫光。B. B屏上右边是紫光，左边是黄光。C. B屏上右边是紫光，左边是红光。D. B屏上右边是黄光，左边是紫光。分析：当白光通过三棱镜发生色散，在屏A上出现上红下紫的彩色光带后，如果逐渐减小白光在EF上的入射角，此时由于紫光的折射率较大，发生全反射时的临界角最小，因 此将首先发生全反射而不能从EG面上射出；当白光在 EF面上的入射角减小到零度即黄光在EG面上的入射角恰好等于B 时，白光中从黄到紫各种成分的色光将以相

6、同成分的入 射角投射到FG面上，而在FG面上发生折射从光密介质射向光疏介质时，紫光将由于 偏折的角度最大而落于屏 B的左边。所以选项 A、D正确。5。.5全反射棱镜中红光与紫光的比拟P点沿平行底边例5: 一个等腰直角三棱镜的截面如图4所示，一束红光从 AC面上的AB的方向射入三棱镜，经 AB面反射后，再从 BC面上的Q点射出，且有PQ/AB,(图中未画出光在棱镜内的光路，如果将一束紫光沿同样的路径由P点射入三棱镜,那么从 BC面出射的光线将是：仍从Q点射出，出射光线平行于AB。B.仍从Q点射出，出射光线不平行于AB。C.可能从Q点上方射出，出射光线平行于AB。AD.可能从Q点下方射出，出射光线

7、不平行于AB。分析：红光入射全反射棱镜后的光路见图4 红线图中折射光线具有角度对称及位置对称的的双重特点；将从P点入射的红光改为紫光后,由于玻璃对紫光的折射率较大，在此时的光路图如图中的紫线，虽然角度的特点依然存在，但位置对称的关系不复存在，紫光将从Q点上方的某处平行出射。所以选项C正确。5。.6半圆形玻璃砖中红光与紫光的比拟例6:有一半径为 R的玻璃半圆柱体，其圆心为0,两条平行光线分别垂直玻璃半圆柱体的底面方向入射， 其中光线的入射点为柱面和顶点A ,光线的入射点为 B。假设光线经柱面折射后交玻璃圆柱体的底面于P点，两条经柱面折射后的出射光线相交于 Q点，设P0之间的距离为X , Q0之间

8、的距 离为Y，当分别用红光和紫光在上述装置中做实验时，其实验 结果应为：A. X红 X紫,丫红 Y紫。图5B. X红 X紫,C. X 红V X紫，丫红 丫紫。D.X红v X紫，丫红v 丫紫分析：由于玻璃对紫光的折射率大于玻璃对红光的折射率，因此入射光线对紫光来说在玻璃砖中的传播方向将更靠左一些，其出射光线与光线出射光线的交点离0点的位置也更近一些。所以选 A。5。.7平行玻璃板中红光与紫光的比拟例7:图6中q和b孝是厚度均匀的平玻璃板， 它们间的夹角为，一细光束以入射角B从P点入射， > 。此光束是由红光和紫光组成，那么当光束通过b板后A .传播方向相对于入射方向向左偏转角。B.传播方向

9、相对于入射方向向右偏转角。C.红光在紫光的左边。D .红光在紫光的右边。分析：当光通过厚度均匀的平行玻璃板发生侧移时，无论是出射中的红光还是紫光，其传播方向都与入射光彼此平行，只是经a板第一次折右射后，红光在右、紫光在左紫光的折射率大于红光 的折射率；红、紫两种色光经b板第二次折射时的情 景与第一次类似，最后的出射方向仍然彼此平行出 射光相对于入射光，其方向均未发生改变，只是红光 仍位于紫光的右侧。所以选项D正确。5.8中空三棱镜中红光与紫光的比拟例&在图7所示的截面为等腰三角形的中空玻璃三棱镜中，两侧面玻璃的厚度完全相同。一束红光从三棱镜左侧的A点入射后，最后恰好从右侧的 B点以与入

10、射光线完全对称图7的方式射到右侧的光屏上。现将该入射光改为白光并仍从 现：A. 从红到紫的彩色光带，上端为红，下端为紫。B. 从紫到红的彩色光带，上端为紫，下端为红。C. 惟一的一个白色亮斑。D. 惟一的一个红色亮斑。分析：中空三棱镜的左、右两侧实际上就是把两块完全相同的平行玻璃板，根据平行玻红光入射于中璃板对各种色光都具有使折射发生侧移的性质以及两侧光中对称的特点可知，空三棱镜后的完整光路应如图 7所示，图内中间一段折射光线的传播方向平行于底边。将红光改为白光重新入射后，由于玻璃对各种色光的折射率不同，此时虽然出现了在玻璃中各种色光的传播方向不再一致的现象，但再次射入中间空气心时的各种色光，

11、其传播方向依旧彼此平行从上到下依次为红紫。这种依据光路可逆性原理出现在白光经过两块完全相同的平行玻璃板时先分后合的现象说明，最终在右侧光屏上出现的只能是一个白色亮斑。所以C为正确选项。5。.9折射成像时红光与紫光“视深的比拟例9:发出白光的细线光源 ab长度为Lo,竖直放置时，上端的a点恰好位于水平面处，如图8所示。现考虑线光源 ab发出的与ab十分靠近处水面的法线图9中的虚线的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，假设以Li表示红光成的像的长度，L2表示紫光成的像的长度9:A . L-|< L2V L0C. L2> L-j> L0B。L i> L 2>

12、; L oD o L 2< L1< L 0图9h/h-，考虑到门紫 n红,n分析：这是一个由光密介质射向光疏介 质时的“视深的比拟问题：作出水下物点S通过水面折射成像的光路图图9后可以看出，像点 S的实际位置总要比物点离hcoti tan r 1 亠水面更浅些。/在h cot rtanin小角度条件下，近似公式tanx sinx成立，于是视深公式为L紫L红，即紫光的像长一定小于红光的像长，由于二者均小于物长，因此选Do5.10光电效应中红光与紫光的比拟例10:采用从红到紫的复色光照射光电管，发生了光电效应，光电流为I，光电子的最大初动能为Ek，那么：A .假设对复色光用滤光片滤去红光，那么光电流I一定减小。B. 假设对复色光用滤光片滤去红光，那么光电流I有可能保持不变。C. 假设对复色光用滤光片滤去黄光，那么光电子的最大初动能Ekm一定不变。D .假设对复色光用滤光片滤去黄光，那么光电子的最大初动能Ekm有可能减小。分析：尽