2024-2025学年高中物理第13章光第7节第8节光的颜色色散激光课后练习含解析新人教版选修3-4

PAGE5-光的颜色色散激光基础夯实一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1．(2024·北京市昌平区高二下学期期末)阅读下列材料，解答(1)～(3)小题。明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b。(1)假如光束a是蓝光，则光束b可能(D)A．红光 B．黄光C．绿光 D．紫光(2)已知入射角i＝60°，b光在三棱镜中的折射角r＝45°，该三棱镜对b光的折射率为(C)A.eq\f(4,3) B．eq\f(3,4)C.eq\f(\r(6),2) D．eq\f(\r(6),3)(3)某同学分别用a光和b光进行双缝干涉试验，试验装置完全相同。其中如图为b光的干涉条纹，则下图所示的条纹中可能是a光的干涉条纹的是(A)解析：(1)依据棱镜对各色光的折射率可知，若a光为蓝光，则b光可能为紫光，故选D。(2)n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin45°)＝eq\f(\r(6),2)(3)由于a光的波长大于b光的波长，故a光的干涉条纹间距大于b光，故选A。2．2015年以美国为首的多国联盟多次对伊拉克极端武装分子发动空袭，美方称利用卫星可以将地面状况看得一清二楚，而伊方称，已在各地布满了对空激光炮。试问：在斗争爆发时，伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器(C)A．瞄高些B．瞄低些C．沿视线干脆瞄准D．若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些解析：空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，依据光路可逆，两者的光路相同。因此，A、B两项错误，C项正确，D项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知应瞄低些方能射中，故D项错误。3．将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的(BD)A．单色性好 B．平行度好C．粒子性 D．高能量解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官。4．(2024·吉林省延边二中高二下学期期中)如图所示，水下光源S向水面A点放射一束光线，折射光线分成a、b两束，则(AB)A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方视察，b光先消逝B．用同一双缝干涉试验装置做试验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大D．在水中，b光波长比a光波长大解析：由sinC＝eq\f(1,n)，则a光的临界角较大b光的临界角较小，故若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方视察，b光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消逝，故A正确；依据折射角ra<rb，得频率fa<fb，波长λa>λb，条纹间距Δx＝eq\f(L,d)λ，则a光的干涉条纹间距大于b光的间距，故B正确D错误；真空中全部光的传播速度是相同的，故C错误。二、非选择题5．原子发生受激辐射时，发出的光的频率、放射方向等都跟入射光子完全一样，形成激光。激光测距仪——激光雷达(发出极短时间的激光脉冲)用来测量距离可以达到很高的精度，同时它还能测定被测目标的方位、运动速度和轨道，甚至能描述目标的形态，进行识别和自动跟踪。(1)说明激光的主要特点。(2)1969年7月，美国“阿波罗”宇宙飞船在登月科考活动中，在月球上安放了一台激光反射器，这台反射器胜利地解决了用激光测量月地间距离的问题。请分析这台激光反射器用什么光学仪器好。(3)在光的干涉试验中，为什么运用激光产生的干涉现象最清楚？(4)激光束可切割物质，焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔，是利用了激光的什么性质？答案：(1)高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好(2)全反射棱镜(3)激光单色性好，相干性好(4)激光高能量，且方向性好解析：(1)激光的主要特点是：高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好。(2)要想利用激光测量月地间距离，须要让从地球射向月球的激光沿原路反射回来，全反射棱镜可以做到这一点。(3)激光具有单色性好，易得到稳定的相干光源。(4)激光束可切割物质，焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔，是利用了激光高能量，且方向性好的特性。实力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1.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，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上视察到的干涉图象应是图中的(D)解析：铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一样，假如某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。2.两个完全相同的等腰三棱镜如图所示放置，相邻两侧面相互平行，一束白光从棱镜A的左面入射，从B的右面出射，则出射光线是(D)A．一束白光 B．白光带C．散射彩色带 D．平行彩色带解析：各色光经多次折射但由于两棱镜相邻两侧面平行，所以各色光出射光线与入射光线平行，最终出射光线是平行彩色带。3．(2024·山西高校附中高二下学期检测)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图(a)所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图(b)所示，干涉条纹有如下特点：(1)随意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)随意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图(a)装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下视察到的干涉条纹(A)A．变疏 B．变密C．不变 D．消逝解析：干涉条纹是由空气薄膜的上下两个表面反射的光线叠加而成的，当抽去一张纸片后，劈形空气薄膜倾角减小，相邻明条纹(或暗条纹)必需变疏才能符合所在位置下面对应的薄膜厚度差跟原先一样，故A正确。4．一复色光中只含有a、b两种单色光，用该复色光照耀一竖直志向透亮薄膜(膜层厚度从零起先，上薄下厚)时，得到如图所示的干涉图样。若用此复色光通过玻璃半球射向空气，下列四个光路图中可能符合实际状况的是(AD)解析：依据薄膜干涉图象，可知λa<λb，所以a光的折射率大，故选项A、D正确。5．在探讨材料A的热膨胀特性时，可采纳如图所示的干涉试验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透亮的平行板B，B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度匀称的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照耀，同时对A缓慢加热，在B上方视察到B板的亮度发生周期性改变，当温度为t1时最亮，然后亮度渐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮。则(AD)A．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C．温度从t1升到t2的过程中，A的高度增加eq\f(λ,4)D．温度从t1升到t2的过程中，A的高度增加eq\f(λ,2)解析：出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故A正确，B错误。温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍，出现明条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加eq\f(λ,2)，故C错误，D正确。二、非选择题6．用三棱镜可使阳光折射成一条彩色光谱带，如图所示，请回答下列问题：(1)B、C、D区