2024-2025学年高中物理第十三章光78光的颜色色散激光课时作业含解析新人教版选修3-4

PAGEPAGE6光的颜色色散激光时间：45分钟一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)1．关于薄膜干涉，下列说法正确的是(A)A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前、后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果B．干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明膜的厚度到处相等D．视察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析：薄膜前、后两个面反射的光波所走的路程差不同，一些地方，波峰(波谷)与波峰(波谷)相遇，相互加强，出现亮条纹；在另一些地方，波峰(波谷)与波谷(波峰)相遇，相互减弱，出现暗条纹．干涉条纹是等间距的平行线时，说明膜是志向的劈．人眼视察到的条纹是膜前、膜后反射光波叠加的结果，因此人应与入射光在同一侧．2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的试验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上视察到的干涉图象应是图中的(D)解析：酒精灯发出的光在肥皂膜前后两个表面上反射后叠加，形成干涉图样，两列反射光叠加时的路程差与肥皂膜的厚度有关，相同厚度处光程差相同，而同一条亮条纹(或暗条纹)上路程差也相同，肥皂膜竖起时同一水平线的膜厚度相同．故肥皂膜上的亮(暗)条纹是一些水平的平行直线，即正确答案为D.3．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用一般光通过滤光片产生的，检查中所视察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的(C)A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面解析：干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层．在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，视察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整．因此选项C是正确的．4．一束单色光从空气射入水中，则(A)A．光的颜色、频率都不变，波长、波速都变小B．光的频率变小，颜色、波长、波速都不变C．光的频率、速度变小，颜色、波长不变D．频率、颜色、波长都不变解析：光在不同种介质中传播时，频率不变，而颜色由频率确定，所以颜色也不变．由v＝eq\f(c,n)可知，v变小；由v＝λf可知，λ变小，故A正确．5．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(D)A．用透亮的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B．用三棱镜视察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：用透亮标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，A错；用三棱镜视察白光看到彩色图样是利用了光的色散现象，B错；在光导纤维束中传送图像是利用了光的全反射，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D正确．6．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．假如光束b是蓝光，则光束a可能是(D)A．红光B．黄光C．绿光D．紫光解析：由题图可知，光束a的折射角小，依据n＝eq\f(sini,sinr)知，光束a的折射率大于光束b的折射率，频率越大，折射率越大，且已知光束b是蓝光，选项中频率大于蓝光频率的只有紫光，故光束a可能是紫光，D项正确．7．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是(BCD)A．O1点在O点的右侧B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点解析：据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O1点应在O点的左侧，故选项A错误．光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故选项B正确．紫光的折射率大于蓝光的折射率，所以紫光的折射角要小于蓝光的折射角，则可能通过B点正下方的C点，故选项C正确．若是红光，其折射率小于蓝光的折射率，折射角大于蓝光的折射角，则可能通过B点正上方的D点，故选项D正确．8．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光(BC)A．玻璃对a光的折射率比b光的小B．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光的长C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角比b光的小D．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小解析：由折射定律可知na>nb，由v＝eq\f(c,n)知va<vb，故选项A错误，选项B正确．由sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的临界角比b光的临界角小，选项C正确．因na>nb，故λa<λb，由Δx＝eq\f(L,d)λ知b光形成的相邻亮条纹间距大，选项D错误．9．如图所示，用单色光照耀透亮标准板M来检查平面N的上表面的平滑状况，视察到的图像如图所示的条纹中的P和Q的状况，这说明(BC)A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起C．N的上表面A处向下凹陷D．N的上表面B处向下凹陷解析：利用光的薄膜干涉来检查平面的平滑状况，就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层，用单色光从上面照耀，入射光在空气层的上、下表面反射形成的两列相干光束．假如被检测的平面是平的，那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上．若是被测平面的某处凹下去了，这时干涉条纹就不在一条直线上，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹．这是因为凹处的两束反射光的路程差变大，它只能与膜厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹(路程差相同的干涉条纹为同一级，一般路程差大的干涉条纹级别高，路程差小级别低)，明显凹处的级别增大，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹．故选项C正确．同理，若是被测平面某处凸起来了，则该处的干涉条纹将与膜薄一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹．故选项B正确．二、非选择题10.一复色光中只含有a、b两种单色光，在真空中a光的波长大于b光的波长．(1)在真空中，a光的速度等于(填“大于”“等于”或“小于”)b光的速度．(2)用该复色光做双缝干涉试验时，得到如图所示的部分干涉图样．则实线表示a(填“a”或“b”)光的干涉条纹．11．一种红宝石激光器放射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲．若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11s，波长为694.3nm，放射的功率为1.0×1010W，则：(1)每个光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光器照耀皮肤上的色斑，每平方厘米色斑汲取能量达到60J以后，便渐渐消逝，一色斑的面积为50mm2，则它要汲取多少个红宝石激光脉冲，才能渐渐消逝？答案：(1)3.0×10－3m(2)300个解析：(1)一个光脉冲的长度为：Δl＝cΔt＝3.0×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3m.(2)一个光脉冲所携带的能量为：ΔE＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1J.消退面积为50mm2的色斑须要光脉冲数为：n＝eq\f(S1·E,S·ΔE)＝eq\f(50×60,102×0.1)＝300(个)．12．Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照耀下呈现出闪亮刺眼的蓝色光线，这是因为光照耀到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.答案：eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi)解析：设光在鳞片中的折射角为r，折射定律sini＝nsi