2024年高中物理第十三章光第7节第8节光的颜色色散激光课后课时作业含解析新人教版选修3-4

PAGE6-第7节、第8节光的颜色色散激光A组：合格性水平训练1．(光的颜色、折射时的色散)如图所示，一束由红、绿、紫三种单色光组成的复色光，通过横截面为梯形的玻璃砖后，在光屏上形成彩色光带。下列关于彩色光带排列依次的说法中正确的是()A．从上到下依次为紫、绿、红B．从上到下依次为红、绿、紫C．从上到下依次为绿、红、紫D．从上到下依次为绿、紫、红答案A解析棱镜对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，其偏折角度小，折射在光带的下部。对紫光的折射率大，偏折角度大，出射后在光带的上部。故正确答案为A。2．(光的颜色、折射时的色散)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是()A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光答案B解析由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红＜ν黄＜ν蓝＜ν紫，故其折射率n红＜n黄＜n蓝＜n紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红、黄、蓝、紫，再由光的反射定律，结合光路图可知其反射后从上到下依次颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确，A、C、D错误。3．(薄膜干涉时的色散)如图所示，一束白光从左侧射入肥皂液膜，下列中：①人从右侧向左看，可看到白色条纹；②人从左侧向右看，可看到彩色条纹；③彩色条纹水平排列；④彩色条纹竖直排列。正确的是()A．①③B．①④C．②③D．②④答案C解析彩色条纹是前后两表面的反射光相互叠加的结果，每一条纹呈水平分布。故正确答案为C。4．(激光)(多选)下列说法正确的是()A．激光可用于测距B．激光能量非常集中，只可用于加工金属材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地削减细菌的感染D．激光可用于全息照相，有独特的特点答案ACD解析激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持肯定的强度，此特点可用于激光测距，A正确；激光的亮度高，能量非常集中，可用于金属加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确；由于激光亮度高，能量大，在切割皮肤等的同时，也能杀灭细菌，C正确。5．(薄膜干涉时的色散)(多选)凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(如图甲所示)，这时可以看到亮暗相间的同心圆(如图乙所示)。这个现象是牛顿首先发觉的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的其次道圆环)，则应()A．将凸透镜的曲率半径变大B．将凸透镜的曲率半径变小C．改用波长更短的单色光照耀D．改用波长更长的单色光照耀答案AD解析当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，光程差为半波长奇数倍时是暗条纹。换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度向远离圆心方向偏移，可知圆环半径增大，A正确，B错误；改用波长更长的单色光照耀，出现同一级亮纹的光程差变大，到圆心距离增大，半径变大，所以C错误，D正确。6．(光的颜色、折射时的色散、全反射)(多选)如图所示，某玻璃棱镜的顶角为θ，恰为黄光的临界角，当白光通过棱镜发生色散，在光屏A上形成彩色光带后，把白光的入射角i渐渐减小到零的过程中，在光屏上会视察到()A．最终在B屏上右边是黄光B．最终在B屏上左边是紫光C．最终在B屏上右边是紫光D．最终在B屏上左边是黄光答案AB解析玻璃对紫光的折射率最大，紫光的偏折角最大，而紫光的临界角最小，所以首先在EG面上发生全反射后，再从GF面上折射到光屏B上。当i＝0时，白光射到EG面上的入射角为θ，此时黄光恰好发生全反射，而频率高于黄光的绿、蓝、紫光均发生全反射到FG面上，它们的入射角相同，折射角最大的是紫光，所以B屏的左边是紫光，由以上分析可知A、B正确。7．(综合)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，放射功率为1.0×1010W。(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光照耀皮肤色斑，每1cm2汲取能量达到60J以后，色斑便渐渐消逝，一颗色斑的面积为50mm2，则它须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)光脉冲持续时间为放射一个光脉冲所需的时间一个光脉冲长度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ΔE＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1J清除面积为50mm2的色斑须要光脉冲数为n＝eq\f(E·S,ΔE)＝eq\f(60×50×10－2,0.1)个＝300个。B组：等级性水平训练8．(光的色散)(多选)表面附着油膜的透亮玻璃片，当有阳光照耀时，可在表面和玻璃片的边缘分别看到彩色图样，则()A．两者都是色散现象B．两者都是干涉现象C．前者是干涉现象D．后者是折射现象E．前者不是色散现象，后者是色散现象答案ACD解析阳光照耀到油膜上，油膜前后表面的反射光干涉形成彩色图样，是干涉现象。阳光照在边缘棱角处，由于折射产生彩色图样，是折射现象，两者都属于色散现象，故A、C、D正确。9．(激光的特点及应用)(多选)以下说法中正确的是()A．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性B．由于激光的方向性好，所以激光不能产生衍射现象C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物D．一般照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息答案ACD解析激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，故A正确；激光相干性好，可以发生干涉、衍射现象，故B错误；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；一般照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息，故D正确。10．(薄膜干涉的应用)(多选)如图所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置，所用红色光是用一般光源加红色滤色光片产生的，从上往下视察到的干涉条纹如下右图所示，则下列推断正确的是()A．若视察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的B．若视察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置C．若视察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有上凸的位置D．若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该试验，则干涉条纹变密答案ABD解析薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的放射光干涉产生的，若视察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的，故A正确；薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同。从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，故B正确，C错误。若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该试验，则波长变短，则干涉条纹变密，故D正确。11．(薄膜干涉的应用)为了削减玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为eq\f(5,4)的增透膜，设入射光波长λ＝700nm，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是________nm。答案140解析题中求的是所涂薄膜的最小厚度，它应为光在薄膜中波长的eq\f(1,4)。由c＝λf，v＝λ0f得光在其中波长λ0＝eq\f(4,5)λ，所以最小厚度d＝eq\f(1,4)λ0＝eq\f(1,5)λ＝eq\f(700,5)nm＝140nm。12．(综合)波长为0.65μm的红光，从空气射入水中，水对空气的折射率为1.33。求该光在水中的波长，并推断在水中该光的颜色。答案0.49μm红光解析单色光从一种介质进入另一种介质时，波长改变了，波速也相应改变了，但它的频率不变，所以在水中该光仍是红光。依据n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)＝eq\f(λ0,λ)水中的波长λ＝eq\f(λ0,n)＝eq\f(0.65μm,1.33)≈0.49μm。13.(综合)如图所示，横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直射入，从另一个侧面AC折射出来。已知棱镜顶角∠A＝30°，AC边平行于光屏MN，且与光屏的距离为L。(1)画出白光通过棱镜折射的光路图；(出射光线画两条边缘光线，并指明其颜色)(2)求在光屏MN上得到的可见光光谱的宽度d。答案(1)图见解析(2)Leq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,\r(4－n\o\al(2,2)))－\f(n1,\r(4－n\o\al(2,1)))))解析(1)由于光线垂直AB面入射，故在AB面上光线不偏折。在AC面，设红光折射角为β1，紫光折射角为β2，由于n2＞n1，所以紫光偏折角度将大于红光，故β2＞β1，光谱上方为紫光，下方为红光。光路如图所示。(2)由折射定律得：n1sin30°＝sinβ1，n2sin30°＝sinβ2，则sinβ1＝eq\f(n1,2)，sinβ