2018-2019高中物理 第十三章 光 第7節(jié) 光的顏色 色散 第8節(jié) 激光課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-4.doc

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第十三章　第7節(jié) 光的顏色 色散 第8節(jié) 激光 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．(華中師大附中2016年高二下學(xué)期期中)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法不正確的是(　D　) A．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象 B．用激光束在很硬的材料上打孔是利用了激光亮度高的特點(diǎn) C．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度 解析：拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加裝偏振片是為了減弱玻璃反射光的干擾，故D錯(cuò)誤，選項(xiàng)ABC中所述現(xiàn)象正確。 2．下列現(xiàn)象中可以用薄膜干涉來解釋的是(　B　) A．雨后的彩虹 B．水面上的油膜在陽光照射下呈彩色 C．透過昆蟲的翅膀看陽光呈彩色 D．荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮 解析：雨后的彩虹是色散現(xiàn)象，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；透過昆蟲的翅膀看陽光呈彩色是衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；水珠在陽光下晶瑩透亮是全反射的結(jié)果，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；油膜在陽光照射下呈彩色是薄膜干涉的結(jié)果，故選項(xiàng)B正確。 3．(浙江省溫州中學(xué)2017年高二下學(xué)期期中)實(shí)驗(yàn)表明，可見光通過三棱鏡時(shí)各色光的折射率n隨著波長(zhǎng)λ的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式：n＝A＋＋，其中A、B、C是正的常量。太陽光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示。則(　D　) A．屏上c處是紫光　 B．屏上d處是紅光 C．屏上b處是紫光　 D．屏上a處是紅光 解析：太陽光中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光波長(zhǎng)最短，則紫光折射率最大，紅光折射率最小，所以紫光偏折程度最大，對(duì)應(yīng)屏上d處，紅光偏折程度最小，對(duì)應(yīng)屏上a處。 4．2015年以美國(guó)為首的多國(guó)聯(lián)盟多次對(duì)伊拉克極端武裝分子發(fā)動(dòng)空襲，美方稱利用衛(wèi)星可以將地面狀況看得一清二楚，而伊方稱，已在各地布滿了對(duì)空激光炮。試問：在戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)時(shí)，伊方欲用激光器擊毀位于地平線上方的空間站，則應(yīng)將激光器(　C　) A．瞄高些 B．瞄低些 C．沿視線直接瞄準(zhǔn) D．若激光束是紅色，而空間站是藍(lán)色的，則應(yīng)瞄高些 解析：空間站反射太陽的光射向地球，通過地球大氣層要發(fā)生折射，而激光器發(fā)出的光通過大氣層射向空間站也要發(fā)生折射，根據(jù)光路可逆，兩者的光路相同。因此，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。D項(xiàng)中空間站是藍(lán)色的，反射光也是藍(lán)色的，比紅色激光束的折射率大，由折射定律知應(yīng)瞄低些方能射中，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10－9m)范圍內(nèi)，可修復(fù)人體已損壞的器官，可對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除，以上功能是利用了激光的(　BD　) A．單色性好　 B．平行度好 C．粒子性　 D．高能量 解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范圍；激光的亮度高、能量大，故可修復(fù)器官。 6．(福建師大附中2016年高二下學(xué)期期中)如圖所示，水下光源S向水面A點(diǎn)發(fā)射一束光線，折射光線分成a、b兩束，則(　AB　) A．若保持入射點(diǎn)A位置不變，將入射光線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從水面上方觀察，b光先消失 B．用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的條紋間距 C．a(chǎn)、b兩束光相比較，在真空中的傳播速度a光比b光大 D．在水中，b光波長(zhǎng)比a光波長(zhǎng)大 解析：由sinC＝，則a光的臨界角較大b光的臨界角較小，故若保持入射點(diǎn)A位置不變，將入射光線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從水面上方觀察，b光的折射角先達(dá)到90，發(fā)生全反射，最先消失，故A正確；根據(jù)折射角raλb，條紋間距Δx＝λ，則a光的干涉條紋間距大于b光的間距，故B正確D錯(cuò)誤；真空中所有光的傳播速度是相同的，故C錯(cuò)誤。 二、非選擇題 7．原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出的光的頻率、發(fā)射方向等都跟入射光子完全一樣，形成激光。激光測(cè)距儀——激光雷達(dá)(發(fā)出極短時(shí)間的激光脈沖)用來測(cè)量距離可以達(dá)到很高的精度，同時(shí)它還能測(cè)定被測(cè)目標(biāo)的方位、運(yùn)動(dòng)速度和軌道，甚至能描述目標(biāo)的形狀，進(jìn)行識(shí)別和自動(dòng)跟蹤。 (1)說明激光的主要特點(diǎn)。 (2)1969年7月，美國(guó)“阿波羅”宇宙飛船在登月科考活動(dòng)中，在月球上安放了一臺(tái)激光反射器，這臺(tái)反射器成功地解決了用激光測(cè)量月地間距離的問題。請(qǐng)分析這臺(tái)激光反射器用什么光學(xué)儀器好。 (3)在光的干涉實(shí)驗(yàn)中，為什么使用激光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象最清晰？ (4)激光束可切割物質(zhì)，焊接金屬以及在硬質(zhì)難溶物體上打孔，是利用了激光的什么性質(zhì)？ 答案：(1)高亮度，單色性好，方向性好，相干性好，平行度好 (2)全反射棱鏡 (3)激光單色性好，相干性好 (4)激光高能量，且方向性好 解析：(1)激光的主要特點(diǎn)是：高亮度，單色性好，方向性好，相干性好，平行度好。 (2)要想利用激光測(cè)量月地間距離，需要讓從地球射向月球的激光沿原路反射回來，全反射棱鏡可以做到這一點(diǎn)。 (3)激光具有單色性好，易得到穩(wěn)定的相干光源。 (4)激光束可切割物質(zhì)，焊接金屬以及在硬質(zhì)難溶物體上打孔，是利用了激光高能量，且方向性好的特性。 能力提升 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈，往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是圖中的(　D　) 解析：鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平線上厚度基本一致，如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強(qiáng)，那么這一水平線上同一厚度處光波會(huì)加強(qiáng)，所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的。 2．兩個(gè)完全相同的等腰三棱鏡如圖所示放置，相鄰兩側(cè)面相互平行，一束白光從棱鏡A的左面入射，從B的右面出射，則出射光線是(　D　) A．一束白光　 B．白光帶 C．散射彩色帶　 D．平行彩色帶 解析：各色光經(jīng)兩等腰棱鏡折射的光路圖如圖所示。各色光經(jīng)多次折射但由于兩棱鏡相鄰兩側(cè)面平行，所以各色光出射光線與入射光線平行，最后出射光線是平行彩色帶。 3．劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖(a)所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖(b)所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定。現(xiàn)若在圖(a)裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋(　A　) A．變疏　 B．變密 C．不變　 D．消失 解析：干涉條紋是由空氣薄膜的上下兩個(gè)表面反射的光線疊加而成的，當(dāng)抽去一張紙片后，劈形空氣薄膜傾角減小，相鄰明條紋(或暗條紋)必須變疏才能符合所在位置下面對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差跟原先一樣，故A正確。 4．以下關(guān)于偏振片和增透膜的說法正確的是(　D　) A．拍攝水下景物時(shí)，為減小光在水面處的反射，使景物更加清晰，可在照相機(jī)鏡頭前加一增透膜 B．為減小光在照相機(jī)鏡面處的反射，使景物更加清晰，可在照相機(jī)鏡頭前加一偏振片 C．照相機(jī)的增透膜厚度通常為λ/2 D．3D立體電影充分利用了光的偏振原理 解析：水面的反射光是偏振光，減弱偏振光的影響，應(yīng)該加偏振片，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；照相機(jī)鏡頭前應(yīng)加增透膜，以減小反射光，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；增透膜的厚度通常為綠光在增透膜這種介質(zhì)中的波長(zhǎng)的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；3D立體電影充分利用了光的偏振原理，故選項(xiàng)D正確。 5．一復(fù)色光中只含有a、b兩種單色光，用該復(fù)色光照射一豎直理想透明薄膜(膜層厚度從零開始，上薄下厚)時(shí)，得到如圖所示的干涉圖樣。若用此復(fù)色光通過玻璃半球射向空氣，下列四個(gè)光路圖中可能符合實(shí)際情況的是(　AD　) 解析：根據(jù)薄膜干涉圖象，可知λa<λb，所以a光的折射率大，故選項(xiàng)A、D正確。 6．(河南鄭州一中2016年高二下學(xué)期期中)在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個(gè)透明的平行板B，B與A上表面平行，在它們間形成一個(gè)厚度均勻的空氣膜?，F(xiàn)在用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射，同時(shí)對(duì)A緩慢加熱，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化，當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮。則(　AD　) A．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后加強(qiáng) B．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后相抵消 C．溫度從t1升到t2的過程中，A的高度增加 D．溫度從t1升到t2的過程中，A的高度增加 解析：出現(xiàn)最亮?xí)r，是B下表面反射光與A上表面反射光發(fā)生干涉，疊加后加強(qiáng)，故A正確，B錯(cuò)誤。溫度從t1升 到t2的過程中，亮度由最亮又變到最亮，當(dāng)路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，出現(xiàn)明條紋，知路程差減小λ，則A的高度增加，故C錯(cuò)誤，D正確。 二、非選擇題 7．用三棱鏡可使陽光折射成一條彩色光譜帶，如圖所示，請(qǐng)回答下列問題： (1)B、C、D區(qū)域分別是什么色光區(qū)？ (2)將一瓶綠藻放在A處，則B、C、D哪一處變暗？ (3)將一瓶綠藻放在B、C、D的哪一位置上，就會(huì)嚴(yán)重影響它的生長(zhǎng)？ 解析：(1)B為紅光區(qū)，C為綠光區(qū)，D為藍(lán)光區(qū) (2)由綠藻呈綠色可知其對(duì)綠光的吸收最弱，故B和D處變暗。 (3)由(1)可知，C為綠光區(qū)，故綠藻只能得到極少量可利用的光來進(jìn)行光合作用，因而會(huì)嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)。