高中物理人教版选修3-4 随堂检测第十三章 第7节　光的颜色　色散第8节　激光 Word版含解析

[随堂检测]
1．光的颜色取决于(　　)
A．波长　　　　　　　 B．频率
C．传播速度 D．折射率
解析：选B.光的频率决定光的颜色，光在传播过程中频率不变，即颜色不变
2．激光可以用来进行精确的测距，激光测距雷达就是一种可以用来测距的装置，它是利用了激光的什么特点(　　)
A．激光具有高度的相干性
B．激光的平行度非常好
C．激光的亮度高
D．激光的单色性好
解析：选B.“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，方向性好．故B正确．
3.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　)
A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°
B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°
C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°
D．干涉条纹保持不变
解析：选D.在本实验中肥皂液薄膜之所以产生干涉条纹，是因为在重力作用下肥皂液薄膜的竖截面是梯形，由前后两面的反射光叠加而形成的，金属线圈在其所在平面内缓慢旋转并不能影响肥皂液薄膜的竖截面，故金属线圈在其所在平面内旋转时干涉条纹保持不变．故选项D正确．
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：选C.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．
5．一束红、紫两色的混合光，从某种液体射向空气，当研究在界面上发生折射和反射现象时，可能发生的情况是下图中的(　　)
解析：选C.在同种液体中，紫光的折射率较大，所以当它们从某种液体射向空气并且入射角相同时，紫光的折射角较大，选项A错误；根据临界角公式C＝arcsin可知，紫光的折射率较大，临界角较小，紫光更容易发生全反射，而选项B中的红光首先发生了全反射，所以可排除；两种色光在界面处都要发生光的反射，所以选项D也可排除，故选项C正确．
[课时作业] [学生用书P117(单独成册)]
一、单项选择题
1．在演示双缝干涉的实验时常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性(　　)
A．亮度高　　　　　 B．方向性强
C．单色性好 D．波动性好
解析：选C.频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光，故选项C正确.
2．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：选D.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，就会出现亮条纹，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，某种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．
3．关于激光与自然光，下列说法不正确的是(　　)
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，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：选B.光都是由物质的原子中发射出来的，激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，A、C、D正确，B错误．
4．通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，这些现象分别属于(　　)
A．光的衍射、色散和干涉现象
B．光的干涉、衍射和色散现象
C．光的干涉、色散和衍射现象
D．光的衍射、干涉和色散现象
解析：选A.通过狭缝观察发光的日光灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，瀑布在阳光下呈现的彩虹，是光的折射色散现象，肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；故A正确，B、C、D错误．
5.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.由红光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏离原来方向比红光严重，并且向顶端偏折，光路图如图所示，所以从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，故选项B正确．
6．已知一束可见光m是由a、b、c三种单色光组成的，光束m通过三棱镜的传播情况如图所示，则比较a、b、c三种单色光，下列说法正确的是(　　)
A．a色光的折射率最大
B．c色光的频率最小
C．b色光在玻璃中的传播速度最小
D．c色光发生全反射的临界角最小
解析：选D.由图得到，光线c偏转角最大，故c的折射率最大，频率最大，故A、B错误；光线c折射率最大，根据v＝可知，c光在玻璃中传播速度最小，选项C错误；根据sin C＝可知，c光发生全反射的临界角最小，选项D正确．
7.如图所示实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，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：选D.在该实验中，产生干涉的是在肥皂液膜的前后两表面两束反射光，随着金属丝圈的转动，薄膜在竖直方向的厚度分布情况不变，光在肥皂液薄膜的同一位置处，前后两表面两束反射光的光程差并没有变，所以原来是亮纹的仍然是亮纹，原来是暗纹的仍然是暗纹，因此干涉条纹保持原来状态不变，因此D项正确，其他选项均不对．
二、多项选择题
8．关于激光的应用，以下说法正确的是(　　)
A．光纤通信是应用激光相干性非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息
B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的
C．医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光相干性好的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是应用了激光亮度高的特点
解析：选AB.光纤通信是应用激光相干性非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息，故A正确．由于激光平行度好，所以它能用在计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息，故B正确．医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故C错误．“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，方向性好．故D错误．
9．如图所示，两束不同的单色光P和Q，沿半径方向射向半圆形玻璃砖，其折射光线都是从圆心O点沿OF方向射出，则在该玻璃中(　　)
A．P光束的折射率比Q光束的折射率大
B．P光束的频率比Q光束的频率小
C．P光束的波长比Q光束的波长大
D．P光束传播时间比Q光束所需时间长
解析：选BC.由图看出，单色光Q的偏折角较大，根据折射定律得知，玻璃对单色光Q的折射率较大，故A错误．折射率越小，光的频率越小，所以P光束的频率比Q光束的频率小，故B正确．由c＝λf，知光的频率越小，波长越长，则P光束的波长比Q光束的波长大．故C正确．由v＝分析得知，P光在玻璃传播速度较大，所以P穿过玻璃砖所需时间比Q短．故D错误．
10．彩虹是由阳光射入雨滴(视为球形)时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的．现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图．下列说法正确的是(　　)
A．光线b在雨滴中传播时的波长较长
B．光线b在雨滴中的折射率较大
C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大
D．光线b在雨滴中的传播速度较大
解析：选ACD.由题图可知，发生第一次折射时，光线b的折射角rb大于光线a的折射角ra，由n＝知，na>nb，由v＝知，vb>va，选项B错误，D正确；由于na>nb，则频率fa>fb，λa<λb，由Δx＝λ知，Δxa<Δxb，选项A、C正确．
11.如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是(　　)
A．O1点在O点的右侧
B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
解析：选BCD.据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O1点应在O点的左侧，故选项A错误．光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故选项B正确．紫光的折射率大于蓝光的折射率，所以紫光的折射角要小于蓝光的折射角，则可能通过B点正下方的C点，故选项C正确．若是红光，其折射率小于蓝光的折射率，折射角大于蓝光的折射角，则可能通过B点正上方的D点，故选项D正确．
三、非选择题
12.如图所示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°.
设玻璃砖比原来变厚了d，则
dtan 45°－dtan 30°＝Δx，所以d＝Δx.
答案：厚　Δx
13．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“增反膜”的厚度至少是多少？
解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则光的路程差(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，薄膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2.紫外线在真空中的波长是λ＝，在膜中的波长是λ′＝，故膜的厚度至少为d＝λ′，代入数据得d≈1.23×10－7m.
答案：1.23×10－7m