【物理】2020届一轮复习人教版光的颜色色散激光课时作业
2020届一轮复习人教版 光的颜色色散激光 课时作业
1.下列应用激光的事例中错误的是 ( )
A.利用激光进行长距离精确测量
B.利用激光进行通信
C.利用激光进行室内照明
D.利用激光加工坚硬材料
【解析】选C。激光的平行度非常好,所以传播很远的距离后仍能保持一定的强度,可用激光精确测距,故A选项正确;由于激光是相干光,所以它可以被调制传递信息,B选项正确;激光的亮度高,能量集中,可用激光加工坚硬材料,D选项正确;激光的平行度好,不能用激光进行室内照明,故C选项错误。
2.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置。所用单色光是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观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 ( )
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】选C。样板和厚玻璃之间的楔形空气薄膜,入射光从空气膜的上下表面反射回去,这两列光波产生干涉条纹,空气膜的上下表面就是a的下表面和b的上表面,故C选项正确。
3.(多选)如图所示,一束复色光从空气中沿半圆玻璃砖半径方向射入,从玻璃砖射出后分成a、b两单色光,则 ( )
A.玻璃砖对a光的折射率为
B.玻璃砖对a光的折射率为1.5
C.b光的频率比a光大
D.b光在玻璃中的传播速度比a光大
【解析】选A、C。由折射率的定义n=可知a光的折射率为=,A正确,B错误;由题意可知b光的折射率大于a光的折射率,即b光的频率比a光的频率大,在玻璃中b光的传播速度比a光的小。C正确,D错误。
【补偿训练】
(多选)如图为某复色光自水中射向空气分成a、b两光束的示意图。下列说法中正确的是 ( )
A.在水中光速较大的为a光束
B.在水中光速较大的为b光束
C.水对a光束的折射率较大
D.水对b光束的折射率较大
【解析】选A、D。光从水中射向空气,由图可知,a光在水中的折射率小,由n=,故a光在水中传播速度较大,故A选项正确,B、C选项错误,D选项正确。
4.如图所示,一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象,下列说法正确的是 ( )
A.红光的偏折最大,紫光的偏折最小
B.红光的偏折最小,紫光的偏折最大
C.玻璃对红光的折射率比紫光大
D.玻璃中紫光的传播速度比红光大
【解析】选B。白光通过三棱镜发生色散是由于各种色光在玻璃中的折射率不同,对红光和紫光来说,玻璃对紫光折射率大,紫光偏折角度大,由n=可知,紫光在玻璃中传播速度小。
【延伸探究】上题中当入射角逐渐减小到零的过程中,屏上的彩色光带最先消失的是哪种光?
【解析】根据图示可看出,当入射角逐渐减小到零的过程中,屏上的彩色光带最先消失的是紫光。
答案:紫光
5.(2018·巴中检测)汽车行驶时常会滴下一些油滴,滴下的油滴在有水路面上会形成一层薄油膜,并显现彩色,这是由于 ( )
A.空气的折射
B.膜的上、下表面反射光形成的干涉
C.光的衍射
D.水的折射
【解析】选B。白光射到油膜上,从膜的上、下表面反射回来,形成相干光源。由于各种色光波长不同,所产生的干涉条纹的宽度不同,所以各色光在薄膜上形成干涉条纹呈现彩色,所以B项正确。
6.(多选)如图所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况,观察到的现象有如图所示的条纹中的P和Q情况,这说明 ( )
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】选B、C。空气厚度从左向右依次增大,则两表面的反射光的路程差自左向右依次增大。当Δr=nλ时,出现明条纹,当Δr=λ时,出现暗条纹。同一条纹上的各点对应的厚度相同(类比于地理上的等高线),当条纹向左弯曲(P)说明等高线向左移动,即现在A处的高度和A处右边点的高度相同,因此高度变大,A处下凹。当条纹向右弯曲(Q),说明等高线右移,即现在B处的高度和左边点的高度相同,B处上凸。B、C正确,A、D错误。
【总结提升】检查玻璃平整的方法
(1)同一条明条纹(暗条纹)上各点对应的空气膜的厚度相同。
(2)向楔形空气膜薄处弯曲则向下凹陷,向空气膜厚处弯曲则向上凸起。
7.如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则 ( )
A.λa<λb,na>nb
B.λa>λb,na
λb,na>nb
【解析】选B。由题图可知,b光偏折大,折射率大,频率大,波长小,故选B。
【补偿训练】
关于激光的应用问题,下列说法中正确的是 ( )
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中传递信息的
B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C.医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
【解析】选C。由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性,A错误。计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好,B错误。医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点,C正确。激光测距利用的是激光的平行度和方向性好的特点,D错误。
8.如图所示,半圆形玻璃砖的半径为R,光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直,一复色光与竖直方向成α=30°角射入玻璃砖的圆心,由于复色光中含有两种单色光,故在光屏上出现了两个光斑,玻璃对两种单色光的折射率分别为n1=和n2=,求:
(1)这两个光斑之间的距离。
(2)为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角至少为多少?
【解析】(1)作出光路图如图所示,
由折射定律有:n1=,n2=
代入数据得:=,=
解得β1=45°,β2=60°
故ab=Pb-Pa=Rtan45°-Rtan 30°=(1-)R
(2)当两种单色光在界面处均发生全反射时,光屏上的光斑消失,且玻璃对其折射率为n2的单色光先发生全反射,故
sinC==,即入射角α=C=45°。
答案:(1)(1-)R (2)45°
【补偿训练】
激光液面控制仪的原理是固定的一束激光AO以入射角θ照射到液面上,反射光OB射到水平光屏上,屏上用光电管将光信号转变成电信号,如图所示。如果发现光点在屏上向右移动了Δs的距离到达B′点,则液面是升高了还是降低了?变化了多少?
【解析】变化前后光路如图所示,由图知光点右移时液面下降,由几何知识知:ODB′B为平行四边形,△OCD为等腰三角形,CE为其高Δx,在△OCD中可解得:Δx=cotθ。
答案:降低 cotθ
【能力提升练】
1.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率f=8.1×1014Hz,那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是 ( )
A.9.25×10-8m B.1.85×10-7m
C.1.24×10-7m D.6.18×10-8m
【解析】选C。由n=得v==m/s=2×108m/s。根据波速公式v=λf,得λ==m=2.47×10-7m。要实现“增反”的效果,薄膜的厚度至少为半个波长,那样在薄膜的表面两列反射光相互加强,从而使入射到眼睛的紫外线减弱,减轻紫外线对眼睛的伤害,故C选项正确。
2.(2018·南岸区检测)在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。光盘截面示意如图所示,若入射的红、蓝混合激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。下列说法中正确的是 ( )
A.图中光束①是蓝光,光束②是红光
B.对同一小孔,①的衍射现象更明显
C.在透明介质层中光束①比光束②传播更快
D.若光束①、②从透明介质层以相同且逐渐增大的入射角射向空气中,则②先发生全反射
【解析】选A。图中光束①的折射率比光束②的折射率更大,所以①是蓝光,②是红光,A项正确;对同一小孔,②的衍射现象更明显,B项错误;在透明介质层中光束②比光束①传播更快,C项错误;若光束①、②从透明介质层以相同且逐渐增大的入射角射向空气中,则①先发生全反射,D项错误。
3.如图所示,在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜,里面是空气,一束光A从棱镜的左边射入,从三棱镜的右边射出时发生色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则 ( )
A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光
B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光
C.从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光
D.从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光
【解析】选B。光从左边界面入射后,发生折射现象,此时光从光密介质射向光疏介质,由于水对紫光的折射率比对红光的大,所以在入射角相同的情况下,折射角不同,紫光的折射角大于红光,故a为紫光,b为红光。
【易错提醒】解答本题的两个易错点:
(1)光从左边界面入射时,没分清光是从光密介质射向光疏介质而出错。
(2)紫光与红光的折射率大小搞不清出错。
4.(2018·泰州检测)一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光,每道闪光为一个(列)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,发射功率为1.0×1010W,求:
(1)每列光脉冲的长度是多少?
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑,每平方厘米色斑吸收能量达到60J以后,色斑便逐渐消失,一块色斑的面积为50mm2,则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失?
【解析】(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间,所以一个光脉冲长度
Δl=c·Δt=3×108×1.0×10-11m=3.0×10-3m
(2)面积为1cm2色斑吸收的能量E=60J,
色斑便逐渐消失。而1个光脉冲的能量为
ΔE=P·Δt=1.0×1010×1.0×10-11J=0.1 J
消除50mm2的色斑需要光脉冲数为
n===300(个)
答案:(1)3.0×10-3m (2)300个
