2024-2025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

PAGEPAGE5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)1.2024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改變，這是引力波存在的干脆證據(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)干脆發(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.用激光照耀不透亮擋板上小圓孔時(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；用激光照耀不透亮擋板上小圓孔時(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=cv3.(2024·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，能說(shuō)明這一現(xiàn)象產(chǎn)生緣由的示意圖是(圖中實(shí)線、虛線為光照耀到薄膜上時(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θ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漸漸減小到零的過(guò)程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消逝，則 ()A.紅光最先消逝，黃光最終消逝B.紅光最先消逝，紫光最終消逝C.紫光最先消逝，黃光最終消逝D.紫光最先消逝，紅光最終消逝【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漸漸減小到零的過(guò)程中紫光最先消逝，紅光最終消逝，選項(xiàng)D正確。5.(多選)某學(xué)習(xí)小組在探究三棱鏡對(duì)光的色散的試驗(yàn)中，用一束含有兩種A、B不同顏色的光束以肯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，漸漸增大入射角，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，漸漸增大入射角，B光先發(fā)生全反射，選項(xiàng)D正確。故選A、D、E。6.(多選)(2024·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.全部入射到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.全部入射到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)光照耀到三棱鏡上發(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=cn7.(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、紅兩束光垂直照耀三棱鏡的一個(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，推斷可能出現(xiàn)的狀況?！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育液的a、b瓶中，其中a中培育液有足夠的小麥所需的全部礦質(zhì)元素，b中培育液僅比a缺少鎂元素。現(xiàn)有始終角三棱鏡，如圖乙所示，α角為30°，BC邊與MN平行，且相距為l=3cm。一束含紅光、紫光的光束垂直AB邊射入棱鏡，已知光束寬為23cm。假如要促進(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最相宜的移動(dòng)區(qū)域分別在MN上的哪一段？距離有多寬？請(qǐng)畫圖表示。(已知紅光、紫光的折射率分別為2、3，a中培育液養(yǎng)分足夠，小麥正常生長(zhǎng)，麥葉里含葉綠素占絕大部分，主要汲取紅光，b中由于缺少鎂元素，無(wú)法形成葉綠素，所以麥葉中類胡蘿卜素占大多數(shù)，主要汲取紫光)【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=sinθ1sinθ2，得紅光、紫光的折射角正弦值分別為sini1=2sin30°、sini2=3sin30°，其角度分別為45°和60°。如圖所示DOO′FD內(nèi)為紫光區(qū)域23cos30°cm=4cm，算得EH=(4+3tan45°)cm=(4+3)cm，F(xiàn)H=3tan3cm，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瓶中麥苗汲取紅紫光比較多，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)紫光的汲取量大，最相宜的區(qū)域是紫光區(qū)域DF，寬為4cm。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α=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:①這兩個(gè)光斑之間的距離；②為使光屏上的光斑消逝，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，依據(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依據(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)①作出光路圖，由折射定律有:n1=sinβ1sinα，n代入數(shù)據(jù)得:β1=45°，β2=60°。故ab=Pb-Pa=Rtan45°-Rtan30°=(1-33②當(dāng)兩種色光在界面處均發(fā)生全反射時(shí)間屏上的光斑消逝，且玻璃對(duì)其折射率為n2的色光先發(fā)生全反射，故sinC=1n1=22，即入射角α答案:(1)B、C、E(2)①(1-33)R②452.(15分)(1)(多選)表面附著油膜的透亮玻璃片，當(dāng)有陽(yáng)光照耀時(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)為了削減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5.52×10-7m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)光照耀到油膜上，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