13.7-13.8 光的颜色色散 激光 课堂限时检测（Word版含解析）

光的颜色　色散　激光
(40分钟　100分)
基础练
一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分)
1.科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化,这是引力波存在的直接证据。关于激光,下列说法中正确的是 (　　)
A.激光是自然界中某种物质直接发光产生的,不是偏振光
B.激光相干性好,任何两束激光都能发生干涉
C.用激光照射不透明挡板上小圆孔时,光屏上能观测到等间距的光环
D.激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息
2.(2021·吉林高二检测)以下实验或现象的原理与光学镜头上的增透膜的工作原理相同的是 (　　)
A.图甲中,弯曲的水流可以导光
B.图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像
C.图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D.图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象
3.如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的示意图是(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波) (　　)
4.一束白光从顶角为θ的三棱镜一边以较大的入射角i射入并通过后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示。在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则 (　　)
A.红光最先消失,黄光最后消失
B.红光最先消失,紫光最后消失
C.紫光最先消失,黄光最后消失
D.紫光最先消失,红光最后消失
5.关于激光的应用问题,下列说法中不正确的是 (　　)
A.光纤通信是应用激光相干性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“激光头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点
C.医学上可用激光做“光刀”切除肿瘤是应用激光亮度低的特点
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平行度好的特点
6.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。有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜,他选用的薄膜材料的折射率n=1.5,所要消除的紫外线的频率ν=8.1×1014 Hz,那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是 (　　)
A.9.25×10-8 m　　　 B.1.85×10-7 m
C.1.24×10-7 m D.6.18×10-8 m
7.(2021·郑州高二检测)如图所示,两种折射率不同的介质叠放在一起,由a、b两种单色光组成的复合光,从某种光密介质先射入介质1,然后又进入介质2。对a、b两种单色光的折射情况分析,下列判断正确的是(　　)
A.a光的频率大于b光的频率
B.介质1中a光的速率比b光的速率大
C.介质2中a光的折射率比b光的折射率大
D.介质2中a光的波长比b光的波长小
二、非选择题(14分)
8.(2021·江苏高考)两束单色光A、B的波长分别为λA、λB,且λA>λB,则______(选填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到______(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。
提升练
9.(15分)(1)(多选)如图所示,一细束红光与一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一点M。若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法正确的是 (　　)
A.n1>n2,a为蓝光,b为红光
B.n1C.a光在玻璃中的传播速度比b光小
D.a光在玻璃中的传播速度比b光大
E.a光的频率大于b光的频率
(2)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,玻璃对这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
10.(15分)(1)(多选)表面附着油膜的透明玻璃片,当有阳光照射时,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
(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜,一般用折射率为1.38的氟化镁,为了使波长为5.52×10-7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消,求所涂的这种增透膜的最小厚度。
参考答案：
基础练
一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分)
1.科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化,这是引力波存在的直接证据。关于激光,下列说法中正确的是 (　　)
A.激光是自然界中某种物质直接发光产生的,不是偏振光
B.激光相干性好,任何两束激光都能发生干涉
C.用激光照射不透明挡板上小圆孔时,光屏上能观测到等间距的光环
D.激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息
【解析】选D。激光是人造光,也是偏振光,故A错误;激光相干性好,只有频率相同的两束激光才会发生干涉,故B错误;用激光照射不透明挡板上小圆孔时,光屏上能观测到衍射条纹,间距不等,故C错误;激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息,故D正确。
2.(2021·吉林高二检测)以下实验或现象的原理与光学镜头上的增透膜的工作原理相同的是 (　　)
A.图甲中,弯曲的水流可以导光
B.图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像
C.图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D.图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象
【解析】选C。增透膜的工作原理是利用光的干涉原理。图甲中,弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象,故A错误;图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像是因为光的偏振现象,故B错误;图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象,故C正确;图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象是因为光发生了折射现象,故D错误。
3.如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的示意图是(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波) (　　)
【解析】选C。看到的明暗条纹是从膜前后表面分别反射形成的两列相干波发生干涉形成的,而肥皂膜中的液体在重力作用下导致从上至下的薄膜厚度不同,反射回来的两列波的同步性不同,明条纹是相干加强形成的,暗条纹是相干减弱形成的,故C项正确。
4.一束白光从顶角为θ的三棱镜一边以较大的入射角i射入并通过后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示。在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则 (　　)
A.红光最先消失,黄光最后消失
B.红光最先消失,紫光最后消失
C.紫光最先消失,黄光最后消失
D.紫光最先消失,红光最后消失
【解析】选D。白光射入棱镜后光路图如图所示,故在屏P上得到彩色光带中红光在最上面,紫光在最下面。当入射角i逐渐减小到零的过程中紫光最先消失,红光最后消失,选项D正确。
5.关于激光的应用问题,下列说法中不正确的是 (　　)
A.光纤通信是应用激光相干性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“激光头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点
C.医学上可用激光做“光刀”切除肿瘤是应用激光亮度低的特点
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平行度好的特点
【解析】选C。由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性,A正确;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,选项B正确;医疗中的激光“光刀”利用了激光的强度大的特点,C错误;激光测距利用的是激光的平行性好,D正确。
6.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。有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜,他选用的薄膜材料的折射率n=1.5,所要消除的紫外线的频率ν=8.1×1014 Hz,那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是 (　　)
A.9.25×10-8 m　　　 B.1.85×10-7 m
C.1.24×10-7 m D.6.18×10-8 m
【解析】选C。为了减小紫外线对眼睛的伤害,应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强,则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍,即2d=Nλ′(N=1,2,…)。因此,膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的。紫外线在真空中的波长是λ==3.7×10-7 m,在膜中的波长是λ′==2.47×10-7 m,故膜的厚度至少是1.24×10-7 m,故C正确,A、B、D错误。故选C。
7.(2021·郑州高二检测)如图所示,两种折射率不同的介质叠放在一起,由a、b两种单色光组成的复合光,从某种光密介质先射入介质1,然后又进入介质2。对a、b两种单色光的折射情况分析,下列判断正确的是(　　)
A.a光的频率大于b光的频率
B.介质1中a光的速率比b光的速率大
C.介质2中a光的折射率比b光的折射率大
D.介质2中a光的波长比b光的波长小
【解析】选B。光线进入介质1时,a光的偏折程度比b光的小,则介质1中a光的折射率比b光的折射率小,因此a光的频率小于b光的频率,故A错误。介质1中a光的折射率比b光的折射率小,根据n=,知介质1中a光的速率比b光的速率大,故B正确。a光的频率小于b光的频率,则介质2中a光的折射率比b光的折射率小,故C错误。由c=λf知,在真空中a光的波长比b光的波长大。根据n===,式中λ0是真空中波长,λ是介质中波长,结合介质2中a光的折射率比b光的折射率小,可知介质2中a光的波长比b光的波长大,故D错误。
二、非选择题(14分)
8.(2021·江苏高考)两束单色光A、B的波长分别为λA、λB,且λA>λB,则______(选填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到______(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。
【解析】单色光A的波长大,折射率小,由sin C=,单色光A的临界角大,再由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ知,单色光A的条纹间距大。
答案:A　A
提升练
9.(15分)(1)(多选)如图所示,一细束红光与一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一点M。若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法正确的是 (　　)
A.n1>n2,a为蓝光,b为红光
B.n1C.a光在玻璃中的传播速度比b光小
D.a光在玻璃中的传播速度比b光大
E.a光的频率大于b光的频率
(2)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,玻璃对这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)选B、C、E。由图看出,a光通过三棱镜后偏折角较大,根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大,则知a为蓝光,b为红光,且有n1由公式v=分析可知a光在玻璃中的传播速度比b光小,故C正确,D错误。
根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大,则知a为蓝光,b为红光,则a光的频率大于b光的频率,故E正确。
(2)①作出光路图,由折射定律有:
n1=,n2=。
代入数据得:β1=45°,β2=60°。
故ab=Pb-Pa=Rtan 45°-Rtan 30°=(1-)R。
②当两种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的色光先发生全反射,故sin C==,即入射角α=C=45°。
答案:(1)B、C、E　(2)①(1-)R　②45°
10.(15分)(1)(多选)表面附着油膜的透明玻璃片,当有阳光照射时,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
(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜,一般用折射率为1.38的氟化镁,为了使波长为5.52×10-7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消,求所涂的这种增透膜的最小厚度。
【解析】(1)选A、C、D。阳光照射到油膜上,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,故选项A、C、D正确。
(2)由于人眼对绿光最敏感,所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消,最小厚度为绿光在膜中波长的,使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消。而光从真空进入某种介质后,其波长会发生变化。若绿光在真空中波长为λ0,在增透膜中的波长为λ,由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得:
n==,即λ=,那么增透膜厚度:
h=λ== m=1×10-7 m。
答案:(1)A、C、D　(2)1×10-7 m
PAGE