选修3-4 13.7 光的颜色 色散 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 13.7 光的颜色 色散 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 264.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 03:26:32 | ||
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文档简介
选修3-4 13.7 光的颜色 色散 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 如图所示，凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环。下列说法正确的是
A. 圆环状条纹是由于凸透镜上、下表面的反射光发生干涉形成的
B. 圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏
C. 如果改用一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环状条纹半径将变小
D. 如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环状条纹半径将变大
2. 如图所示为公园水池中的灯光喷泉，红、蓝灯位于水面下同一深度，从水面上方向下观察，则
A. 红灯看起来比蓝灯深，红灯照亮的水面面积比蓝灯的大
B. 红灯看起来比蓝灯深，红灯照亮的水面面积比蓝灯的小
C. 红灯看起来比蓝灯浅，红灯照亮的水面面积比蓝灯的大
D. 红灯看起来比蓝灯浅，红灯照亮的水面面积比蓝灯的小
3. 如图甲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，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则
A. 产生干涉的两列光波分别是由 的上表面和 的上表面反射的
B. 产生干涉的两列光波分别是由 的下表面和 的下表面反射的
C. 被检查的玻璃表面有凸起
D. 被检查的玻璃表面有凹陷
4. 下列现象中属于光的干涉的是
A. 阳光照亮水中的鱼和水草 B. 通过水面看到烈日的倒影
C. 雨后，在湖面上方看到彩虹 D. 观察到水面上飘着彩色的油膜
5. 太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到彩色条纹，这些现象分别属于
A. 光的干涉、折射和衍射现象 B. 光的干涉、衍射和折射现象
C. 光的衍射、折射和干涉现象 D. 光的衍射、干涉和折射现象
6. 如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，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. 的上表面和 的下表面 B. 的上表面和 的上表面
C. 的下表面和 的上表面 D. 的下表面和 的下表面
7. 很多公园的水池底部都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，下列光路图中可能存在的一种情况是
A. B.
C. D.
8. 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
9. 如图所示，一块由玻璃制成的三棱镜的横截面为直角三角形 ，其中 ，该三棱镜对红光的折射率大于 。一束平行于 边的白光射到 面上，光束先在 面折射后射到 面上，接着又从 面射出。下列说法不正确的是
A. 各色光在 面的折射角都小于
B. 各色光在 面的入射角都大于
C. 有的色光可能不在 面发生全反射
D. 从 面射出的光束中红光在最下方
10. 发出白光的细线光源 ，长度为 ，竖直放置，上端 恰好在水面以下，如图所示.现考虑线光源 发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射所成的像，由水对光有散作用，若以 表示红光成的像的长度， 表示蓝光成的像的长度，则
A. B. C. D.
二、填空题（共4小题；共22分）
11. 一束白光通过三棱镜会发生 现象，在屏上出现的光谱（如图）最上面的是 色光，最下面的是 色光。在光谱中紫色光的折射率最 ，它在棱镜中的传播速度最 。当逐渐减小白光的入射角时，屏上最先消失的是 色光。
12. 试分析下列光现象各属于哪种：夏天的树荫下出现了很多小的圆形亮斑，这是 ；雨后路面上油膜呈现出彩色，这是 ；在阳光照射下有时玻璃片的边缘呈现出彩色，这是 。
13. 如图所示，竖直放置的肥皂膜上呈现的彩色条纹正确图示应该是图 [选填“（）”或“（）”]。
14. 为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为 的增透膜，设入射光波长 ，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 观察薄膜干涉现象时，要在有光照的一侧观察还是在无光照的一侧观察
16. 分析以下现象产生的原因：
（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光；
（2）菜汤上的油花呈现彩色；
（3）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒。
17. 如何用肥皂膜做薄膜干涉实验
答案
第一部分
1. D
【解析】A.当光垂直照射到凸透镜上时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，它们在凸透镜的下表面相遇，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，A错误；
B.圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，B错误；
C.若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，C错误；
D.如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变大，D正确。
2. A
【解析】水对红光的折射率小于对蓝光的折射率，从水面上方逆着光线看去，红灯看起来比蓝灯深；设临界角为 ，光照亮的水面范围半径 ，而 ，由于水对红光的折射率小于对蓝光的折射率，故红光的临界角大，红灯照亮水面部分的面积比蓝灯的大。故选A。
3. D
4. D
【解析】阳光照亮水中的鱼和水草，属于光的折射现象，故A错误；
通过水面看到烈日的倒影，属于光的反射现象，故B错误；
雨后，在湖面上方看到彩虹，属于光的折射现象，故C错误；
观察到水面上飘着彩色的油膜，属于薄膜干涉现象，故D正确。
5. A
【解析】太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，这是薄膜干涉；瀑布在阳光下呈现的彩虹，这是光的折射；通过狭缝观察发光的日光灯时看到彩色条纹，这是单缝衍射。
6. C
【解析】干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层.在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整.因此选项C是正确的.
7. C
【解析】光射到水面时一定发生反射，所以反射光中红光和蓝光都有，故B 、D图不可能。由于水对红光的折射率比对蓝光的小，由全反射的临界角公式 可知，红光的临界角比蓝光的大，所以在水面处蓝光发生全反射时，红光可能不会发生全反射，C可能。当两种色光都能折射到空气中时，根据折射定律 可知，由于水对红光的折射率比对蓝光的小，两色光从水中射入空气中的入射角相等时，红光的折射角小，故A不可能。选C。
8. D
【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减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强，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。
9. C
【解析】设红光在 面的折射角为 ，由折射定律知 ，解得 ；因为红光的波长最长，折射角最大，所以各色光在 面的折射角都小于 ，故A说法正确。由几何关系知，各色光射向 面时，入射角都大于 ，故B说法正确。由临界角公式 知，各色光发生全反射的临界角都小于 ，各色光都在 面发生全反射，故C说法错误。由于红光射向 面时的入射角最大，故红光射到 面时在最下方，故D说法正确。
10. D
【解析】作出自 点发出一条光线的出射光线，反向延长后与 的交点在 点的上方。由于蓝光的折射率比红光的折射率大，则蓝光偏折的角度大，则成像较短，故D对。
第二部分
11. 色散；紫；红；大；小；紫
12. 小孔成像；薄膜干涉时的色散；折射时的色散
13. （）
【解析】竖直放置的肥皂膜在重力作用下变成上薄下厚的楔形膜，且在同一水平线上膜厚相等，故干涉条纹为水平的，正确图示为图（）。
14.
【解析】为了使玻璃表面的反射光最大限度地被减弱，要求在玻璃表面所涂的增透膜的厚度，恰好满足从薄膜前后两个表面反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，其最小厚度应为光在薄膜中波长的 .光在薄膜中的波长
增透膜的最小厚度： .
第三部分
15. 在有光照的一侧，因为薄膜干涉是前后两个面的反射光发生的干涉。
16. （1） 白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光。
（2） 光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光波相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色。
（3） 远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见到灯周围辐射彩色的光芒。
17. 燃起一盏酒精灯，在酒精灯火焰里洒上一些氯化钠，使火焰发出黄光。把酒精灯放在金属丝圈的肥皂液薄膜前，就可以在薄膜前看到明暗相间的条纹，如图（）所示。
原理：竖立的肥皂液薄膜在重力的作用下，形成上薄下厚的楔形膜，如图（）所示。酒精灯的火焰照在薄膜上时，从膜的前表面和后表面分别发射出两束光，这两束光是从同一束光中分出来的，频率相同，所以相遇时会发生干涉现象。若两束反射光刚好满足波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加，则光波的振动加强，形成亮条纹；若两束反射光刚好满足波峰与波谷叠加，则光波的振动减弱，形成暗条纹。又因干涉图样跟膜厚有关，在相同厚度处干涉图样是一致的，因此，这里的干涉图样为水平方向平行的明暗相间的条纹。
如果用白光做实验，得到的是水平方向的彩色条纹。因为白光由各种不同颜色的光组成。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 如图所示，凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环。下列说法正确的是
A. 圆环状条纹是由于凸透镜上、下表面的反射光发生干涉形成的
B. 圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏
C. 如果改用一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环状条纹半径将变小
D. 如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环状条纹半径将变大
2. 如图所示为公园水池中的灯光喷泉，红、蓝灯位于水面下同一深度，从水面上方向下观察，则
A. 红灯看起来比蓝灯深，红灯照亮的水面面积比蓝灯的大
B. 红灯看起来比蓝灯深，红灯照亮的水面面积比蓝灯的小
C. 红灯看起来比蓝灯浅，红灯照亮的水面面积比蓝灯的大
D. 红灯看起来比蓝灯浅，红灯照亮的水面面积比蓝灯的小
3. 如图甲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，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则
A. 产生干涉的两列光波分别是由 的上表面和 的上表面反射的
B. 产生干涉的两列光波分别是由 的下表面和 的下表面反射的
C. 被检查的玻璃表面有凸起
D. 被检查的玻璃表面有凹陷
4. 下列现象中属于光的干涉的是
A. 阳光照亮水中的鱼和水草 B. 通过水面看到烈日的倒影
C. 雨后，在湖面上方看到彩虹 D. 观察到水面上飘着彩色的油膜
5. 太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到彩色条纹，这些现象分别属于
A. 光的干涉、折射和衍射现象 B. 光的干涉、衍射和折射现象
C. 光的衍射、折射和干涉现象 D. 光的衍射、干涉和折射现象
6. 如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，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. 的上表面和 的下表面 B. 的上表面和 的上表面
C. 的下表面和 的上表面 D. 的下表面和 的下表面
7. 很多公园的水池底部都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，下列光路图中可能存在的一种情况是
A. B.
C. D.
8. 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
9. 如图所示，一块由玻璃制成的三棱镜的横截面为直角三角形 ，其中 ，该三棱镜对红光的折射率大于 。一束平行于 边的白光射到 面上，光束先在 面折射后射到 面上，接着又从 面射出。下列说法不正确的是
A. 各色光在 面的折射角都小于
B. 各色光在 面的入射角都大于
C. 有的色光可能不在 面发生全反射
D. 从 面射出的光束中红光在最下方
10. 发出白光的细线光源 ，长度为 ，竖直放置，上端 恰好在水面以下，如图所示.现考虑线光源 发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射所成的像，由水对光有散作用，若以 表示红光成的像的长度， 表示蓝光成的像的长度，则
A. B. C. D.
二、填空题（共4小题；共22分）
11. 一束白光通过三棱镜会发生 现象，在屏上出现的光谱（如图）最上面的是 色光，最下面的是 色光。在光谱中紫色光的折射率最 ，它在棱镜中的传播速度最 。当逐渐减小白光的入射角时，屏上最先消失的是 色光。
12. 试分析下列光现象各属于哪种：夏天的树荫下出现了很多小的圆形亮斑，这是 ；雨后路面上油膜呈现出彩色，这是 ；在阳光照射下有时玻璃片的边缘呈现出彩色，这是 。
13. 如图所示，竖直放置的肥皂膜上呈现的彩色条纹正确图示应该是图 [选填“（）”或“（）”]。
14. 为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为 的增透膜，设入射光波长 ，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 观察薄膜干涉现象时，要在有光照的一侧观察还是在无光照的一侧观察
16. 分析以下现象产生的原因：
（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光；
（2）菜汤上的油花呈现彩色；
（3）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒。
17. 如何用肥皂膜做薄膜干涉实验
答案
第一部分
1. D
【解析】A.当光垂直照射到凸透镜上时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，它们在凸透镜的下表面相遇，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，A错误；
B.圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，B错误；
C.若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，C错误；
D.如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变大，D正确。
2. A
【解析】水对红光的折射率小于对蓝光的折射率，从水面上方逆着光线看去，红灯看起来比蓝灯深；设临界角为 ，光照亮的水面范围半径 ，而 ，由于水对红光的折射率小于对蓝光的折射率，故红光的临界角大，红灯照亮水面部分的面积比蓝灯的大。故选A。
3. D
4. D
【解析】阳光照亮水中的鱼和水草，属于光的折射现象，故A错误；
通过水面看到烈日的倒影，属于光的反射现象，故B错误；
雨后，在湖面上方看到彩虹，属于光的折射现象，故C错误；
观察到水面上飘着彩色的油膜，属于薄膜干涉现象，故D正确。
5. A
【解析】太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，这是薄膜干涉；瀑布在阳光下呈现的彩虹，这是光的折射；通过狭缝观察发光的日光灯时看到彩色条纹，这是单缝衍射。
6. C
【解析】干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层.在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整.因此选项C是正确的.
7. C
【解析】光射到水面时一定发生反射，所以反射光中红光和蓝光都有，故B 、D图不可能。由于水对红光的折射率比对蓝光的小，由全反射的临界角公式 可知，红光的临界角比蓝光的大，所以在水面处蓝光发生全反射时，红光可能不会发生全反射，C可能。当两种色光都能折射到空气中时，根据折射定律 可知，由于水对红光的折射率比对蓝光的小，两色光从水中射入空气中的入射角相等时，红光的折射角小，故A不可能。选C。
8. D
【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减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强，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。
9. C
【解析】设红光在 面的折射角为 ，由折射定律知 ，解得 ；因为红光的波长最长，折射角最大，所以各色光在 面的折射角都小于 ，故A说法正确。由几何关系知，各色光射向 面时，入射角都大于 ，故B说法正确。由临界角公式 知，各色光发生全反射的临界角都小于 ，各色光都在 面发生全反射，故C说法错误。由于红光射向 面时的入射角最大，故红光射到 面时在最下方，故D说法正确。
10. D
【解析】作出自 点发出一条光线的出射光线，反向延长后与 的交点在 点的上方。由于蓝光的折射率比红光的折射率大，则蓝光偏折的角度大，则成像较短，故D对。
第二部分
11. 色散；紫；红；大；小；紫
12. 小孔成像；薄膜干涉时的色散；折射时的色散
13. （）
【解析】竖直放置的肥皂膜在重力作用下变成上薄下厚的楔形膜，且在同一水平线上膜厚相等，故干涉条纹为水平的，正确图示为图（）。
14.
【解析】为了使玻璃表面的反射光最大限度地被减弱，要求在玻璃表面所涂的增透膜的厚度，恰好满足从薄膜前后两个表面反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，其最小厚度应为光在薄膜中波长的 .光在薄膜中的波长
增透膜的最小厚度： .
第三部分
15. 在有光照的一侧，因为薄膜干涉是前后两个面的反射光发生的干涉。
16. （1） 白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光。
（2） 光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光波相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色。
（3） 远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见到灯周围辐射彩色的光芒。
17. 燃起一盏酒精灯，在酒精灯火焰里洒上一些氯化钠，使火焰发出黄光。把酒精灯放在金属丝圈的肥皂液薄膜前，就可以在薄膜前看到明暗相间的条纹，如图（）所示。
原理：竖立的肥皂液薄膜在重力的作用下，形成上薄下厚的楔形膜，如图（）所示。酒精灯的火焰照在薄膜上时，从膜的前表面和后表面分别发射出两束光，这两束光是从同一束光中分出来的，频率相同，所以相遇时会发生干涉现象。若两束反射光刚好满足波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加，则光波的振动加强，形成亮条纹；若两束反射光刚好满足波峰与波谷叠加，则光波的振动减弱，形成暗条纹。又因干涉图样跟膜厚有关，在相同厚度处干涉图样是一致的，因此，这里的干涉图样为水平方向平行的明暗相间的条纹。
如果用白光做实验，得到的是水平方向的彩色条纹。因为白光由各种不同颜色的光组成。
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