第十三章 第7节、第8节 光的颜色　色散　激光 习题 Word版含解析

1．(光的颜色、折射时的色散) 如图所示，一束由红、绿、紫三种单色光组成的复色光，通过横截面为梯形的玻璃砖后，在光屏上形成彩色光带。下列关于彩色光带排列顺序的说法中正确的是(　　)
A．从上到下依次为紫、绿、红
B．从上到下依次为红、绿、紫
C．从上到下依次为绿、红、紫
D．从上到下依次为绿、紫、红
答案　A
解析　棱镜对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，其偏折角度小，折射在光带的下部。对紫光的折射率大，偏折角度大，出射后在光带的上部。故正确答案为A。
2．(光的颜色、折射时的色散) 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是(　　)
A．紫光、黄光、蓝光和红光
B．紫光、蓝光、黄光和红光
C．红光、蓝光、黄光和紫光
D．红光、黄光、蓝光和紫光
答案　B
解析　由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红＜ν黄＜ν蓝＜ν紫，故其折射率n红＜n黄＜n蓝＜n紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红、黄、蓝、紫，再由光的反射定律，结合光路图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确，A、C、D错误。
3．(薄膜干涉时的色散) 如图所示，一束白光从左侧射入肥皂液膜，下列中：①人从右侧向左看，可看到白色条纹；②人从左侧向右看，可看到彩色条纹；③彩色条纹水平排列；④彩色条纹竖直排列。正确的是(　　)
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案　C
解析　彩色条纹是前后两表面的反射光相互叠加的结果，每一条纹呈水平分布。故正确答案为C。
4．(激光)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．激光可用于测距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D．激光可用于全息照相，有独特的特点
答案　ACD
解析　激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确；由于激光亮度高，能量大，在切割皮肤等的同时，也能杀灭细菌，C正确。
5．(薄膜干涉时的色散)(多选)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。把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(如图甲所示)，这时可以看到亮暗相间的同心圆(如图乙所示)。这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环)，则应(　　)
A．将凸透镜的曲率半径变大
B．将凸透镜的曲率半径变小
C．改用波长更短的单色光照射
D．改用波长更长的单色光照射
答案　AD
解析　当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，光程差为半波长奇数倍时是暗条纹。换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度向远离圆心方向偏移，可知圆环半径增大，A正确，B错误；改用波长更长的单色光照射，出现同一级亮纹的光程差变大，到圆心距离增大，半径变大，所以C错误，D正确。
6．(光的颜色、折射时的色散、全反射) (多选)如图所示，某玻璃棱镜的顶角为θ，恰为黄光的临界角，当白光通过棱镜发生色散，在光屏A上形成彩色光带后，把白光的入射角i逐渐减小到零的过程中，在光屏上会观察到(　　)
A．最后在B屏上右边是黄光
B．最后在B屏上左边是紫光
C．最后在B屏上右边是紫光
D．最后在B屏上左边是黄光
答案　AB
解析　玻璃对紫光的折射率最大，紫光的偏折角最大，而紫光的临界角最小，所以首先在EG面上发生全反射后，再从GF面上折射到光屏B上。当i＝0时，白光射到EG面上的入射角为θ，此时黄光恰好发生全反射，而频率高于黄光的绿、蓝、紫光均发生全反射到FG面上，它们的入射角相同，折射角最大的是紫光，所以B屏的左边是紫光，由以上分析可知A、B正确。
7．(综合)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1.0×10－11 s，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？
答案　(1)3.0×10－3 m　(2)300个
解析　(1)光脉冲持续时间为发射一个光脉冲所需的时间一个光脉冲长度
Δl＝cΔt＝3.0×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m。
(2)一个光脉冲所携带的能量
ΔE＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J
清除面积为50 mm2的色斑需要光脉冲数为
n＝＝个＝300个。
B组：等级性水平训练
8．(光的色散)(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
答案　ACD
解析　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A、C、D正确。
9．(激光的特点及应用)(多选)以下说法中正确的是(　　)
A．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性
B．由于激光的方向性好，所以激光不能产生衍射现象
C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D．普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息
答案　ACD
解析　激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，故A正确；激光相干性好，可以发生干涉、衍射现象，故B错误；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息，故D正确。
10．(薄膜干涉的应用)(多选)如图所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置，所用红色光是用普通光源加红色滤色光片产生的，从上往下观察到的干涉条纹如下右图所示，则下列判断正确的是(　　)
A．若观察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的
B．若观察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置
C．若观察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有上凸的位置
D．若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该实验，则干涉条纹变密
答案　ABD
解析　薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的，若观察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的，故A正确；薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同。从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，故B正确，C错误。若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该实验，则波长变短，则干涉条纹变密，故D正确。
11．(薄膜干涉的应用)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λ＝700 nm，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________ nm。
答案　140
解析　题中求的是所涂薄膜的最小厚度，它应为光在薄膜中波长的。由c＝λf，v＝λ0f得光在其中波长λ0＝λ，所以最小厚度d＝λ0＝λ＝ nm＝140 nm。
12．(综合)波长为0.65 μm的红光，从空气射入水中，水对空气的折射率为1.33。求该光在水中的波长，并判断在水中该光的颜色。
答案　0.49 μm　红光
解析　单色光从一种介质进入另一种介质时，波长变化了，波速也相应变化了，但它的频率不变，所以在水中该光仍是红光。
根据n＝＝＝
水中的波长λ＝＝≈0.49 μm。
13. (综合)如图所示，横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直射入，从另一个侧面AC折射出来。已知棱镜顶角∠A＝30°，AC边平行于光屏MN，且与光屏的距离为L。
(1)画出白光通过棱镜折射的光路图；(出射光线画两条边缘光线，并指明其颜色)
(2)求在光屏MN上得到的可见光光谱的宽度d。
答案　(1)图见解析　(2)L
解析　(1)由于光线垂直AB面入射，故在AB面上光线不偏折。在AC面，设红光折射角为β1，紫光折射角为β2，由于n2＞n1，所以紫光偏折角度将大于红光，故β2＞β1，光谱上方为紫光，下方为红光。光路如图所示。
(2)由折射定律得：n1sin30°＝sinβ1，n2sin30°＝sinβ2，
则sinβ1＝，sinβ2＝。
MN上可见光谱的宽度：
d＝L(tanβ2－tanβ1)＝L
＝L。