2019-2020学年高中物理第十三章光7光的颜色色散8激光课后检测含解析新人教版选修3-4

2019-2020学年高中物理第十三章光7光的颜色色散8激光课后检测含解析新人教版选修3-4

‎7 光的颜色 色散8 激光 记一记 光的颜色　色散　激光知识体系 ‎4种色散现象——三棱镜色散、薄膜干涉中的色散、衍射时的色散和折射时的色散 ‎3个激光特点——单色性好、平行度好、亮度高 辨一辨 ‎1.色散现象表明白光是复色光．(√)‎ ‎2．某单色光在不同介质中传播时光的频率、波长均不同．(×)‎ ‎3．水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果．(×)‎ ‎4．白光通过单缝的衍射条纹是彩色的，说明白光衍射后可以改变颜色．(×)‎ ‎5．激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点．(√)‎ ‎6．激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好．(×)‎ ‎7．全息照相技术只能记录光波的强弱信息．(×)‎ 想一想 ‎1.小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都会看到彩色的条纹，这些彩色条纹是如何形成的呢？‎ 提示：由薄膜干涉造成的．白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹．由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，薄膜上就会出现彩色条纹．‎ ‎2．拔一根鸡翅膀上的羽毛(鹅、鸭的羽毛也可以)，白天隔羽毛观看太阳，可见七色光芒向外四射，你能解释这种现象吗？‎ 提示：阳光透过羽毛上密集的羽丝间的小缝隙(光栅)而出现衍射现象，衍射时不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了．‎ ‎3．如图所示为光线通过三棱镜的光路图，在光线进入棱镜时是远离法线还是靠近法线？光线从棱镜射出时，是远离法线还是靠近法线？用白光做实验，会观察到什么现象？‎ 提示：进入棱镜时，靠近法线；离开棱镜时，远离法线．用白光做实验，会看到屏上出现彩色光带．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ - 10 -‎ ‎　‎ ‎　练一练 ‎1.对于激光的认识，以下说法中正确的是(　　)‎ A．普通光源发出的光都是激光 B．激光是自然界普遍存在的一种光 C．激光是一种人工产生的相干光 D．激光一定比普通光的强度大 解析：激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干光，与普通光源发出的光不同，故C项正确，A、B两项错误；用途不同，不同激光的强度大小并不相同，激光不一定比普通光的强度大，D项错误．‎ 答案：C ‎2．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：白光中红光的频率最低，在玻璃中的折射率最小，由n＝可知，红光的传播速度最大，紫光的频率最高，在玻璃中的折射率最大，传播速度最小，经过棱镜发生色散时，偏折最大，综上所述，A、C、D三项错误，B项正确．‎ 答案：B ‎3．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是(　　)‎ A．只有厚度均匀的薄膜才会发生干涉现象 B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象 C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹 D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧 解析：当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的．如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而振动加强，另一些颜色的光会因干涉而振动减弱，减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹．故D项正确．‎ 答案：D ‎4．(多选)竖直的肥皂膜在单色光的照射下，表面会形成明暗相间的条纹，下列说法中正确的是(　　)‎ A．干涉条纹基本上是竖直的 B．干涉条纹基本上是水平的 C．干涉条纹的产生是由于光在肥皂膜前后表面上反射的两列波叠加的结果 D．干涉条纹是彩色的 E．若改用白光照射则干涉条纹是彩色的 解析：薄膜干涉条纹的产生是薄膜的前表面与后表面反射来的光叠加所产生的，同一明条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方，同一水平高度处，膜的厚度相同，所以条纹基本是水平的，由于光是单色光，故不会发生色散．故B、C、E三项正确．‎ 答案：BCE - 10 -‎ 要点一 光的色散 ‎1．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．如果光束b是蓝光，则光束a可能是(　　)‎ A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光 解析：由题图可知，可见光穿过玻璃砖后，发生了色散，其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离，说明玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率，同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大，由于b光是蓝光，故只有D项正确．‎ 答案：D - 10 -‎ ‎2．(多选)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则(　　)‎ A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 解析：a光的折射角更大，则玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，在真空中，a光的波长小于b光的波长，A、B两项正确，C项错误；a光的波长小于b光的波长，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，D项错误．‎ 答案：AB 要点二 薄膜干涉 ‎3．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　)‎ A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°‎ B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°‎ C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°‎ D．干涉条纹保持原来状态不变 解析：竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属丝圈的缓慢转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D项正确．‎ 答案：D ‎4．(多选)如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是(　　)‎ A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹 B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹 C．彩色条纹水平排列 D．彩色条纹竖直排列 解析：一束白光射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，从左侧向右看可看到彩色条纹，又由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故B、C两项正确．‎ 答案：BC - 10 -‎ ‎5．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃块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：样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄膜，用单色光从这个空气薄膜表面照射，入射光从空气薄膜的上、下表面反射回的两列光波形成干涉条纹．空气薄膜的上、下表面就是a的下表面和b的上表面，故C项正确．‎ 答案：C ‎6．一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是(　　)‎ A．平行的、明暗相间的干涉条纹 B．环形的、明暗相间的干涉条纹 C．只能看到同颜色的平行反射光 D．一片黑暗 解析：薄膜干涉条纹可看做等厚线，题图中，厚度相同的空气薄膜应是以切点为圆心的一个个圆，故干涉条纹应是环形的条纹，又因是单色光照射，所以是明暗相间的条纹，故B项正确，A、C、D三项错误．‎ 答案：B 要点三 激光 ‎7.(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是(　　)‎ A．激光的频率单一，而自然光是含有各种频率的光，所以激光的相干性好 B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的 C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的 D．相干性好是激光与普通光的根本区别 解析：激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D两项正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B项错误，C项正确．‎ 答案：ACD ‎8．(多选)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船．激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空．激光火箭利用了激光的(　　)‎ A．单色性好 B．平行度好 C．高能量 D．相干性好 解析：激光的平行度好且亮度高，可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，这样可以给火箭提供高能量，B、C两项正确．‎ 答案：BC - 10 -‎ 基础达标 ‎1.我国南宋时的程大昌在其所著《演繁露》中叙述道：“凡风雨初霁，或露之未唏，其余点缀于草木枝叶之末，日光入之，五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也．”这段文字描述的是光的何种现象(　　)‎ A．反射 B．色散 C．干涉 D．折射 解析：题中文言的意思是：风雨刚晴，或露水未干，水珠点缀于草木枝叶之端，太阳光射到上面，各种颜色都有，这其实是折射中的色散现象，故B项正确，A、C、D三项错误．‎ 答案：B ‎2．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、下表面反射形成光的干涉 C．光的衍射 D．水的折射 解析：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，故B项正确．‎ 答案：B ‎3．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．医学中用激光做“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：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项错误；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度好，B项错误；医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C项正确；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，D项错误．‎ 答案：C ‎4．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：激光单向性好，不利于室内照明，并且大功率的激光要靠专门的激光器产生，成本太高，由于激光的能量集中，会对人体产生伤害，故C项错误．‎ 答案：C ‎5．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是(　　)‎ A．激光是纵波 B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同 C．两束频率不同的激光能产生干涉现象 D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 解析：激光是一种电磁波，是横波，A项错误；频率相同的激光在不同介质中，速度不同，由v＝λf - 10 -‎ 可知，不同介质中波长不同，B项错误；干涉的条件是频率相同，C项错误；由于激光平行度好，利用激光往返的时间，可以测地月距离，D项正确．‎ 答案：D ‎6．下列关于光的现象的说法中正确的是(　　)‎ A．用白光做双缝干涉实验时，屏上从中央条纹向外，紫光的亮条纹偏离中央的距离最大 B．影是因为光沿直线传播遇到障碍物形成的 C．白光经三棱镜折射发生色散，红光偏向角最大 D．涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色的透射 解析：双缝干涉中，紫光的波长最小，故相邻条纹间距最小，所以紫光亮条纹离中央亮纹最近，A项错误；根据影的形成原因知，B项正确；白光经三棱镜色散后，红光折射率最小，故偏折最小，C项错误；根据增透膜的原理知，D项错误．‎ 答案：B ‎7．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式：n＝A＋＋，其中A、B、C是正的常量，太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示，则(　　)‎ A．屏上c处是紫光 B．屏上d处是红光 C．屏上b处是紫光 D．屏上a处是红光 解析：本题考查光的折射率与波长的关系，及对光的色散现象的分析，意在考查考生对光的色散知识的掌握．根据公式可知，波长越长三棱镜对光的折射率越小，在各色光中，红光的波长最长，折射率最小，折射程度最小；紫光的波长最短，折射率最大，折射程度最大，故D项正确．‎ 答案：D ‎8．白光通过三棱镜发生色散，这说明(　　)‎ A．不同颜色的光在真空中的光速不同 B．对同一介质，红光的折射率比紫光大 C．在同一介质中，红光的光速比紫光大 D．每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光 解析：三棱镜的色散说明白光是复色光，相同的介质对不同频率的光折射率不同，频率越大折射率越大，在该介质中的速度越小，而所有光在真空中的光速相同，综上所述，故C项正确．‎ 答案：C ‎9．(多选)一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则(　　)‎ A．na>nb B．navb D．vanb，由n＝，可判定va

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