2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)提升作業(yè) 十六 13.7+13.8 光的顏色 色散 激光（含解析）新人教版選修3-4.doc

光的顏色色散激光(40分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題，每小題8分，共56分)1.2016年，科學(xué)家利用激光干涉方法探測(cè)到由于引力波引起的干涉條紋的變化，這是引力波存在的直接證據(jù)。關(guān)于激光，下列說(shuō)法中正確的是()A.激光是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的，不是偏振光B.激光相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉C.用激光照射不透明擋板上小圓孔時(shí)，光屏上能觀測(cè)到等間距的光環(huán)D.激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息【解析】選D。激光是人造光，也是偏振光，故A錯(cuò)誤；激光相干性好，只有頻率相同的兩束激光才會(huì)發(fā)生干涉，故B錯(cuò)誤；用激光照射不透明擋板上小圓孔時(shí)，光屏上能觀測(cè)到衍射條紋，間距不等，故C錯(cuò)誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。2.如圖所示，一束白光通過(guò)玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A.紅光的偏折最大，紫光的偏折最小B.紅光的偏折最小，紫光的偏折最大C.玻璃對(duì)紅光的折射率比紫光大D.玻璃中紫光的傳播速度比紅光大【解析】選B。玻璃對(duì)紫光的折射率最大，則紫光的偏折最大，由n=cv知玻璃中紅光的傳播速度比紫光大，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。3.(2018楊浦區(qū)高二檢測(cè))如圖所示，把酒精燈放在肥皂液薄膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的示意圖是(圖中實(shí)線(xiàn)、虛線(xiàn)為光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)()【解析】選C?？吹降拿靼禇l紋是從膜前后表面分別反射形成的兩列相干波發(fā)生干涉形成的，而肥皂膜中的液體在重力作用下導(dǎo)致從上至下的薄膜厚度不同，反射回來(lái)的兩列波的同步性不同，明條紋是相干加強(qiáng)形成的，暗條紋是相干減弱形成的，故C項(xiàng)正確。4.一束白光從頂角為的三棱鏡一邊以較大的入射角i射入并通過(guò)后，在屏P上可得到彩色光帶，如圖所示。在入射角i逐漸減小到零的過(guò)程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則()A.紅光最先消失，黃光最后消失B.紅光最先消失，紫光最后消失C.紫光最先消失，黃光最后消失D.紫光最先消失，紅光最后消失【解析】選D。白光射入棱鏡后光路圖如圖所示，故在屏P上得到彩色光帶中紅光在最上面，紫光在最下面。當(dāng)入射角i逐漸減小到零的過(guò)程中紫光最先消失，紅光最后消失，選項(xiàng)D正確。5.(多選)某學(xué)習(xí)小組在探究三棱鏡對(duì)光的色散的實(shí)驗(yàn)中，用一束含有兩種A、B不同顏色的光束以一定的角度從三棱鏡的一邊射入，并從另一面射出，如圖所示。由此我們可以知道()A.在同種介質(zhì)中，A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng)B.從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì)，A光的折射角比B光的小C.A、B兩種光在水中的速度一樣大D.A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中，逐漸增大入射角，B光先發(fā)生全反射E.A光比B光易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】選A、D、E。由圖可知，B光折射率較大，B光的頻率大。同種介質(zhì)中，A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)A、E正確；從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì)，A光的折射角比B光的大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；A、B兩種光在水中的速度，A光較大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于B光的折射率較大，B光的全反射臨界角較小，A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中，逐漸增大入射角，B光先發(fā)生全反射，選項(xiàng)D正確。故選A、D、E。6.(多選)(2018長(zhǎng)安高二檢測(cè))如圖所示，一束太陽(yáng)光入射到三棱鏡上，通過(guò)三棱鏡后在另一側(cè)的光屏MN上ad之間形成彩色光帶，下列說(shuō)法中正確的是()A.入射到ad區(qū)域的彩色光帶，在光屏上自上而下的顏色為紅色到紫色B.所有入射到ad區(qū)域的各種單色光相比較，在光屏上越靠近a的單色光在三棱鏡中的傳播速度越大C.若在光屏上pd區(qū)域不同位置放置靈敏溫度探測(cè)器，越靠近d點(diǎn)的溫度探測(cè)器升溫越快D.若在光屏上pd區(qū)域不同位置放置靈敏溫度探測(cè)器，靠近a點(diǎn)的溫度探測(cè)器比靠近d點(diǎn)的溫度探測(cè)器升溫快E.所有入射到ad區(qū)域的各種單色光相比較，靠近d的光易穿過(guò)傍晚的大氣層【解析】選A、B、D。太陽(yáng)光照射到三棱鏡上發(fā)生色散時(shí)，因紅光的折射率最小，紫光的折射率最大，所以紅光在a處，紫光在d處，A正確；越靠近a處的單色光，折射率越小，由v=cn可知，對(duì)應(yīng)的在三棱鏡中的傳播速度越大，B正確；落在a點(diǎn)附近的光是紅外線(xiàn)，它的顯著效應(yīng)是熱效應(yīng)，故將靈敏溫度探測(cè)器放在a點(diǎn)附近比放在d點(diǎn)附近升溫快，所以C錯(cuò)誤，D正確；穿過(guò)大氣層時(shí)紫光易被吸收，E錯(cuò)誤。故選A、B、D。7.(多選)如圖所示，截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中，寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個(gè)直角邊AB，在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏，屏的距離遠(yuǎn)近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，可能是()A.紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬B.紫色光帶在下，紅色光帶在上，紫色光帶較寬C.紅色光帶在上，紫色光帶在下，紅色光帶較寬D.紅色光帶在下，紫色光帶在上，紅色光帶較寬【解題指南】解答本題時(shí)可按以下步驟進(jìn)行:(1)由題意畫(huà)出紅光和紫光經(jīng)過(guò)棱鏡后大致的光路圖。(2)由近及遠(yuǎn)移動(dòng)光屏位置，判斷可能出現(xiàn)的情況?！窘馕觥窟xC、D。由于玻璃對(duì)紫光的折射率大于對(duì)紅光的折射率，故紫光和紅光經(jīng)過(guò)棱鏡后光路如圖所示。在光屏由近及遠(yuǎn)移動(dòng)過(guò)程中，可能是紅色光帶在上，紫色光帶在下，也可能是紅色光帶在下，紫色光帶在上，但紅色光帶始終較寬，故選項(xiàng)C、D對(duì)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)。二、非選擇題(14分)8.如圖甲所示，兩株相同的小麥苗分別放在盛有培養(yǎng)液的a、b瓶中，其中a中培養(yǎng)液有足夠的小麥所需的全部礦質(zhì)元素，b中培養(yǎng)液僅比a缺少鎂元素。現(xiàn)有一直角三棱鏡，如圖乙所示，角為30，BC邊與MN平行，且相距為l=3 cm。一束含紅光、紫光的光束垂直AB邊射入棱鏡，已知光束寬為23 cm。如果要促進(jìn)小麥苗的生長(zhǎng)，促進(jìn)其進(jìn)行光合作用，把培育了足夠長(zhǎng)時(shí)間的小麥苗移動(dòng)，則a和b最適宜的移動(dòng)區(qū)域分別在MN上的哪一段？距離有多寬？請(qǐng)畫(huà)圖表示。(已知紅光、紫光的折射率分別為2、3，a中培養(yǎng)液養(yǎng)分充足，小麥正常生長(zhǎng)，麥葉里含葉綠素占絕大部分，主要吸收紅光，b中由于缺少鎂元素，無(wú)法形成葉綠素，所以麥葉中類(lèi)胡蘿卜素占大多數(shù)，主要吸收紫光)【解析】由于光垂直于AB入射，在AB邊上不發(fā)生折射，在BC邊上紅光、紫光分別發(fā)生折射，由于入射角為30，n=sin1sin2，得紅光、紫光的折射角正弦值分別為sin i1=2sin30、sin i2=3sin 30，其角度分別為45和60。如圖所示DOOFD內(nèi)為紫光區(qū)域，EOOGE內(nèi)為紅光區(qū)域，有DF=EG=OO=23cos30 cm=4 cm，算得EH=(4+3tan 45) cm=(4+3) cm，F(xiàn)H=3tan 60 cm=3 cm，EF=EH-FH=(3+1)cm。其中DF為紫光區(qū)域，EG為紅光區(qū)域，EF區(qū)域內(nèi)既有紅光也有紫光。因此，a瓶中麥苗吸收紅紫光比較多，最適當(dāng)?shù)膮^(qū)域是在紅紫光區(qū)域EF，寬為(3+1)cm；b瓶中的麥苗對(duì)紫光的吸收量大，最適宜的區(qū)域是紫光區(qū)域DF，寬為4 cm。答案:見(jiàn)解析1.(15分)(1)(多選)如圖所示，一細(xì)束紅光與一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一點(diǎn)M。若用n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列說(shuō)法正確的是()A.n1>n2，a為藍(lán)光，b為紅光B.n1<n2，a為藍(lán)光，b為紅光C.a光在玻璃中的傳播速度比b光小D.a光在玻璃中的傳播速度比b光大E.a光的頻率大于b光的頻率(2)如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑為R，光屏PQ置于直徑的右端并與直徑垂直，一復(fù)色光與豎直方向成=30角射入玻璃磚的圓心，由于復(fù)色光中含有兩種單色光，故在光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光斑，玻璃對(duì)這兩種單色光的折射率分別為n1=2和n2=3。求:這兩個(gè)光斑之間的距離；為使光屏上的光斑消失，復(fù)色光的入射角至少為多少？【解析】(1)選B、C、E。由圖看出，a光通過(guò)三棱鏡后偏折角較大，根據(jù)折射定律得知三棱鏡對(duì)a光的折射率較大，則知a為藍(lán)光，b為紅光，且有n1<n2，故B正確，A錯(cuò)誤。由公式v=cn分析可知a光在玻璃中的傳播速度比b光小，故C正確，D錯(cuò)誤。根據(jù)折射定律得知三棱鏡對(duì)a光的折射率較大，則知a為藍(lán)光，b為紅光，則a光的頻率大于b光的頻率，故E正確。(2)作出光路圖，由折射定律有:n1=sin 1sin，n2=sin 2sin。代入數(shù)據(jù)得:1=45，2=60。故ab=Pb-Pa=Rtan 45-Rtan 30=(1-33)R。當(dāng)兩種色光在界面處均發(fā)生全反射時(shí)光屏上的光斑消失，且玻璃對(duì)其折射率為n2的色光先發(fā)生全反射，故sin C=1n1=22，即入射角=C=45。答案:(1)B、C、E(2)(1-33)R452.(15分)(1)(多選)表面附著油膜的透明玻璃片，當(dāng)有陽(yáng)光照射時(shí)，可在表面和玻璃片的邊緣分別看到彩色圖樣，則()A.兩者都是色散現(xiàn)象B.兩者都是干涉現(xiàn)象C.前者是干涉現(xiàn)象D.后者是折射現(xiàn)象E.前者不是色散現(xiàn)象，后者是色散現(xiàn)象(2)為了減少光在透鏡表面由于反射帶來(lái)的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般用折射率為1.38的氟化鎂，為了使波長(zhǎng)為5.5210-7 m的綠光在垂直表面入射時(shí)使反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的最小厚度。【解析】(1)選A、C、D。陽(yáng)光照射到油膜上，油膜前后表面的反射光干涉形成彩色圖樣，是干涉現(xiàn)象。陽(yáng)光照在邊緣棱角處，由于折射產(chǎn)生彩色圖樣，是折射現(xiàn)象，兩者都屬于色散現(xiàn)象，故選項(xiàng)A、C、D正確。(2)由于人眼對(duì)綠光最敏感，所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增透膜的厚度只使反射的綠光干涉相消，最小厚度為綠光在膜中波長(zhǎng)的14，使綠光在增透膜的前后兩個(gè)表面上的反射光互相抵消。而光從真空進(jìn)入某種介質(zhì)后，其波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。若綠光在真空中波長(zhǎng)為0，在增透膜中的波長(zhǎng)為，由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長(zhǎng)及頻率的關(guān)系得:n=cv=0ff，即=0n，那么增透膜厚度:h=14=04n=5.5210-741.38 m=110-7 m。答案:(1)A、C、D(2)110-7 m