2021年新课标版物理选修3-4双基限时练19-光的颜色-色散-激光.docx

双基限时练(十九)　光的颜色　色散　激光

1．如图所示为一显示薄膜干涉现象的试验装置，P是附有肥皂膜的铁线圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观看到的干涉图象应是下图中的(　　)

解析　肥皂膜由于重力作用形成一个上面薄、下面厚的劈形膜，同一高度的厚度相同，所以薄膜干涉的条纹是水平的，故D选项正确．
答案　D
2．(多选题)在下列现象中属于光的干涉的是(　　)
A．雨后大路上油膜显彩色
B．肥皂泡在阳光下呈现出彩色
C．阳光通过三棱镜形成彩色光带
D．单色光通过双缝时形成明暗相间的条纹
解析　雨后大路上油膜上下表面反射光具备相干性，消灭白光的干涉条纹，即彩色条纹，故A选项正确；肥皂泡在阳光下呈现出彩色，也是由于发生了薄膜干涉，故B选项正确；阳光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散，故C选项错误．单色光通过双缝时形成光明相间的条纹，是光的双缝干涉，故D选项正确．
答案　ABD
3．下列应用激光的事例中错误的是(　　)
A．利用激光进行长距离精确测量
B．利用激光进行通信
C．利用激光进行室内照明
D．利用激光加工坚硬材料
解析　激光的平行度格外好，所以传播很远的距离后仍能保持肯定的强度，可用激光精确测距，故A选项正确；由于激光是相干光，所以它可以被调制传递信息，B选项正确；激光的亮度高，能量集中，可用激光加工坚硬材料，D选项正确；激光的平行度好，不能用激光进行室内照明，故C选项错误．
答案　C
4．如图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．所用单色光是用一般光源加滤光片产生的，检查中所观看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．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
解析　本题考查对薄膜干涉的生疏和理解．样板和厚玻璃之间的楔形空气薄膜，用单色光从这个空气薄膜层上表面照射，入射光从空气膜的上下表面反射回去，这两列光波产生干涉条纹，空气膜的上下表面就是a的下表面和b的上表面，故C选项正确．
答案　C

5．(多选题)如图为某复色光自水中射向空气分成a、b两光束的示意图．下列说法中正确的是(　　)
A．在水中光速较大的为a光束
B．在水中光速较大的为b光束
C．水对a光束的折射率较大
D．水对b光束的折射率较大
解析　光从水中射向空气，由图可知，a光在水中的折射率小，由n＝，故a光在水中传播速度较大，故A选项正确，B选项错误，C选项错误，D选项正确．
答案　AD
6.

如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是(　　)
A．红光的偏折最大，紫光的偏折最小
B．红光的偏折最小，紫光的偏折最大
C．玻璃对红光的折射率比紫光大
D．玻璃中紫光的传播速度比红光大
解析　白光通过三棱镜发生色散是由于各种色光在玻璃中的折射率不同，对红光和紫光来说，玻璃对紫光折射率大，紫光偏折角度大，由n＝可知，紫光在玻璃中传播速度小．
答案　B
7．(多选题)以下说法正确的是(　　)
A．激光通信利用了激光相干性好的特点
B．激光武器利用了激光高亮度的特点
C．激光写、读利用了激光亮度高的特点
D．全息照相利用激光的相干性好的特点
解析　利用激光的相干性好进行信息的传递，如光纤通信、全息照相也是利用激光的相干性，故A、D选项正确；激光的亮度高，可以在很小的空间和很短的时间集中很高的能量，故B选项正确；激光的平行度好，可以把激光会聚于很小，用于读写高密度的光盘，故C选项错误．
答案　ABD

8．如图所示，一个小的光源S发出白光，经三棱镜分光．若人沿着折射光线的反方向观看，通过棱镜可以看到(　　)
A．白光点
B．光点上部红色，下部紫色
C．光点上部紫色，下部红色
D．看不到光源的像
解析　由于各种单色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，成的像最高，红光的折射率最小，偏折角也最小，成的像最低，故C正确．
答案　C

9．如图所示，在水中厚度不计的薄玻璃片做成中空三棱镜，里面是空气，一束白光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　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峻．由于光线是由水向空气传播，所以光线经折射后向顶角偏折，光路如右图所示．所以从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，选项B正确．
答案　B
10.

(多选题)如图所示，一束复色光从空气中沿半圆玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两单色光，则(　　)
A．玻璃砖对a光的折射率为
B．玻璃砖对a光的折射率为1.5
C．b光的频率比a光大
D．b光在玻璃中的传播速度比a光大
解析　由折射率的定义n＝可知a光的折射率为＝，由题意可知b光的折射率大于a光的折射率，即b光的频率比a光的频率大，在玻璃中b光的传播速度比a光的小．
答案　AC

11．如图所示，一细束复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O点，经折射分为a、b两束光，分别由P、Q两点射出玻璃体PP′、QQ′均与过O点的界面法线垂直，设光线a、b在玻璃体内穿行时间分别为ta、tb，则tatb等于(　　)
A．QQ′:PP′ B．PP′:QQ′
C．OP′:OQ′ D．OQ′:OP′
解析　设复色光的入射角为θ，折射光a、b光束的折射角为θa、θb，则a、b两束光的折射率
na＝，nb＝，
又n＝
所以va:vb＝nb:na＝sinθa:sinθb
由t＝可得
ta:tb＝vb:va＝sinθb:sinθa＝:＝QQ′:PP′
故只有A选项正确．
答案　A
12．登山运动员在登雪山时要留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，否则将会严峻地损伤视力．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损害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消退的紫外线的频率f＝8.1×1014 Hz，那么它设计的这种“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　由n＝得v＝＝ m/s＝2×108 m/s.
依据波速公式v＝λf，得λ＝＝ m＝
2．47×10－7 m.
要实现“增反”的效果，薄膜的厚度至少为半个波长，那样在薄膜的表面两列反射光相互加强，从而使入射到眼睛的紫外线减弱，减轻紫外线对眼睛的损害，故C选项正确．
答案　C
13．如图所示，AC表面镀有反射膜，一束白光斜射向AB面上，经折射、反射后，在光屏PP′上形成宽ab的彩色光带，试用作图法分析a、b光束的颜色．

答案　如图

14．为了削减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厚度．
解析　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，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其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相互抵消．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＝
1×10－7m.
答案　1×10－7 m
15．一种红宝石激光器放射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)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，放射功率为1.0×1010 W，求：
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸取能量达到60 J以后，色斑便渐渐消逝，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸取多少个(列)红宝石激光脉冲才能渐渐消逝？
解析　(1)光脉冲持续时间即为放射一个光脉冲所需的时间，
所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m
(2)面积为1 cm2色斑吸取的能量E＝60 J，
色斑便渐渐消逝．而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J
消退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个