物理选修37 光的颜色 色散巩固练习

这是一份物理选修37 光的颜色 色散巩固练习，共4页。试卷主要包含了对激光的认识,以下说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

题组一 光的颜色 色散
1.一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖,经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。图中哪个光路图可能是正确的( )
解析:由于a光的频率小于b光的频率,a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率,由两种单色光进入玻璃后偏折程度不同,可判定B正确。
答案:B
2.
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:根据n=A+知波长越长折射率越小,光线偏折越小。从题图可知,d光偏折最厉害,折射率最大,应是紫光;a光偏折最轻,折射率最小,应是红光。选项D正确。
答案:D
3.
(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>nbB.naC.va>vbD.va解析:由题图可知,光的入射角相等,而折射角ranb,A对,B错。又n=,所以va答案:AD
题组二 薄膜干涉
4.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈现淡紫色,说明( )
A.增透膜明显地增强了红光的透射现象
B.增透膜明显地增强了紫光的透射现象
C.增透膜明显地增强了绿光的透射现象
D.增透膜明显地增强了绿光的反射损失
解析:人眼对绿光最敏感,所以照相机镜头的增透膜采用了加强绿光透射使之干涉加强的做法,而与绿光频率偏差最大的红光和紫光透射效果最差,反射光较强,反射损失最大,所以看上去呈现红光和紫光的混合色,即呈现淡紫色。故C选项正确。
答案:C
5.
(多选)如图所示,一束白光从左侧射入肥皂液薄膜,下列说法正确的是( )
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.彩色条纹是水平的
D.彩色条纹是竖直的
解析:一束白光射到薄膜上,经前后两个界面反射回来的光相遇,产生干涉现象,我们由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的。故正确答案为B、C。
答案:BC
题组三 激光
6.(多选)对激光的认识,以下说法正确的是( )
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.激光已经深入到我们生活的各个方面
解析:普通光源发出的光是自然光,自然光不能发生干涉,是非相干光,激光是人工产生的光,具有很好的相干性,激光已得到广泛的应用。故正确选项为C、D。
答案:CD
7.一台激光器,它的功率为P,如果它发出的单色光在空气中波长为λ,则这束单色光的频率是 ,它在t时间内辐射的能量为 。如果这束单色光在某介质中传播速度为v,那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为 。
解析:根据c=λf可得这束单色光的频率f=;激光器在时间t内所做的功W=Pt转化为光能;这束光对该介质的折射率n=,设它从该介质射向真空发生全反射的临界角为C,则sin C=,所以C=arcsin 。
答案: Pt arcsin
(建议用时:30分钟)
1.(多选)关于激光,下列说法正确的是( )
A.激光是用人工方法激发的一种特殊的光
B.自然界中某些天然物体也可以发出激光
C.激光可以像刀子一样切除肿瘤
D.由于激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象
解析:激光是人工方法激发的一种特殊的光,A对,B错;激光具有亮度高、方向性好、能量强等特点,可以像刀子一样切除肿瘤,C项正确。激光是一种波,只要是波就能发生衍射现象,D错。
答案:AC
2.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.在同一介质中红光的折射率比紫光的大
C.在同一介质中红光的光速比紫光的大
D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光
解析:色散现象表明,棱镜对红光的折射率最小,由n=可知,红光在棱镜中的速度最大。故正确答案为C。
答案:C
3.(多选)以下说法正确的是( )
A.光纤通信利用了激光相干性好的特点
B.激光武器利用了激光亮度高的特点
C.激光写、读利用了激光亮度高的特点
D.激光加工、激光手术利用了激光亮度高的特点
解析:利用激光的相干性进行信息的传递,例如利用激光相干性好进行光纤通信;利用激光的平行度好进行精确测量和数据采集;利用激光的亮度高进行光切割和焊接。
答案:ABD
4.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气,若黄光恰能发生全反射,则( )
A.绿光也一定能发生全反射
B.红光也一定能发生全反射
C.红、绿光都能发生全反射
D.红、绿光都不能发生全反射
解析:这三种色光的临界角关系是C红>C黄>C绿。
答案:A
5.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为f=8.1×1014Hz,那么他设计的这种膜的厚度至少是( )
×10-8 m ×10-7 m
×10-7 m×10-8 m
解析:由于紫外线在膜前后表面的反射光相互加强,因此路程差为2d=mλ(m=1,2,…),因此膜的厚度至少为,其中λ应为紫外线在膜中的波长。紫外线在膜中的传播速度为v=,则在膜中的波长为λ==2.469×10-7m,因此膜的厚度至少为1.23×10-7m。故选项C正确。
答案:C
6.取两块平玻璃板,合在一起用手捏紧,会从玻璃板上看到彩色条纹,这是光的干涉现象,有关这一现象的叙述正确的是( )
A.这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果
B.这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果
C.这是上面一块玻璃板的上、下两表面的反射光干涉的结果
D.这是下面一块玻璃板的上、下两表面的反射光干涉的结果
解析:形成干涉条纹是有一定条件的,即两列相干光的光程差需要连续变化,当δ=kλ,k=0,1,2,…时,形成明条纹,当δ=(2k+1),k=0,1,2,…时,形成暗条纹,当入射光是白光时,就会形成彩色条纹,对平板玻璃来说,每一块平板玻璃上下表面都是平行的,故不具备产生干涉条纹的条件,而中间的空气膜则可能具备这一条件,故应选B。
答案:B
7.
一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示。若保持入射点O不变而逐渐增大入射角,则关于红光和紫光的下述说法中错误的是( )
A.若红光射到P点,则紫光在P点上方
B.若红光射到P点,则紫光在P点下方
C.紫光先发生全反射,而红光后发生全反射
D.当红光和紫光都发生全反射时,它们的反射光线射到水底时是在同一点
解析:由于红光在水中折射率较小,折射时偏向角较小,所以若红光射到P点,偏向角较大的紫光应射到P点下方,A错、B对。由于红光临界角大于紫光临界角,所以紫光发生全反射时,红光还没发生全反射,C项正确。红光和紫光的反射光路是一样的,D项正确。
答案:A
8.激光散斑测速是一种崭新的测速技术,它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝,待测物体的速度v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔Δt、双缝到屏之间的距离l以及相邻两条亮条纹的间距Δx。若所用激光波长为λ,则该实验确定物体运动速度的表达式为( )
A.v=B.v=
C.v=D.v=
解析:设双缝的间距为d,则由题设得d=vΔt。双缝到屏之间的距离l以及相邻两条亮条纹的间距
Δx、双缝的间距d、光波波长λ满足Δx=λ,由以上两式可解得v=。故选项B正确。
答案:B
9.
右图为玻璃厚度检测仪的原理简图,其原理是:固定一束激光AO以不变的入射角i照到MN表面,折射后从PQ表面射出,折射光线最后照到光电管C上,光电管将光信息转变为电信号,依据测量光束在C上移动的距离,可以确定玻璃厚度的变化。设i=45°,玻璃对该光的折射率为,C上的光斑向左移动了Δx,则可确定玻璃的厚度比原来变 (选填“厚”或“薄”)了 。
解析:光经过平行玻璃砖传播方向不变,只发生侧移,光斑向左移,可见玻璃变厚。由=n,得r=30°。设变厚为d。则dtan 45°-dtan 30°=Δx,所以d=Δx。
答案:厚 Δx
10.一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694.3 nm,发射功率为1.0×1010 W。
(1)每列光脉冲的长度是多少?
(2)用红宝石激光照射皮肤色斑,每1 cm2吸收能量达到60 J以后,色斑便逐渐消失,一颗色斑的面积为50 mm2,则它需要吸收多少个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。
一个光脉冲长度
Δl=c·Δt=3.0×108×1.0×10-11=3.0×10-3(m)。
(2)一个光脉冲所携带的能量
ΔE=P·Δt=1.0×1010×1.0×10-11=0.1(J)。
消除面积为50 mm2的色斑需要光脉冲数为
n==300(个)。
答案:(1)3.0×10-3 m (2)300