課時提升作業(yè) 十六光的顏色色散激光(40分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分)1.(2018福州高二檢測)以下關(guān)于偏振片和增透膜的說法正確的是()A.拍攝水下景物時,為減小光在水面處的反射,使景物更加清晰,可在照相機鏡頭前加一增透膜B.為減小光在照相機鏡面處的反射,使景物更加清晰,可在照相機鏡頭前加一偏振片C.照相機的增透膜厚度通常為波長的一半D.3D立體電影充分利用了光的偏振原理【解析】選D。水面的反射光是偏振光,為減弱偏振光的影響,應(yīng)該加偏振片,故選項A錯誤;照相機鏡頭前應(yīng)加增透膜,以減弱反射光,故選項B錯誤;增透膜的厚度通常為綠光在增透膜這種介質(zhì)中的波長的14,故選項C錯誤;3D立體電影充分利用了光的偏振原理,故選項D正確。2.如圖所示,一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象,下列說法正確的是()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錯誤,B正確。3.(多選)(2018莆田高二檢測)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,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,下列四個光路圖中可能符合實際情況的是()【解析】選A、D。根據(jù)薄膜干涉圖象,可知a<b,所以a光的折射率大,故選項A、D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逐漸減小到零的過程中紫光最先消失,紅光最后消失,選項D正確。5.(多選)如圖所示,兩束單色光a、b由空氣射向玻璃,經(jīng)折射后形成復(fù)合光束c,則下列說法正確的是()A.從玻璃射向空氣時,a光的臨界角大于b光的臨界角B.對同種玻璃,a光的折射率比b光的折射率小C.在同種玻璃中,a光的光速小于b光的光速D.在真空中,a光的光速大于b光的光速【解析】選A、B。設(shè)入射角為i,折射角為r,則n=sinisinr,由于ib>ia,所以nb>na,又因為v=cn,所以vb<va,選項B正確,C錯誤;在真空中,a光、b光的光速相同,選項D錯誤;由sinC=1n,Cb<Ca,選項A正確。6.(多選)關(guān)于激光,下列說法正確的是()A.激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光B.自然界中某些天然物體也可以發(fā)出激光C.激光可以像刀子一樣切除腫瘤D.由于激光的方向性好,所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象【解析】選A、C。激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光,具有很強的相干性,選項A正確;普通光源發(fā)出的光是自然光,選項B錯誤;醫(yī)用光刀利用激光方向性好、亮度高、能量強等特點切除腫瘤,選項C正確;激光是一種特殊的光,光的一切規(guī)律都可以直接應(yīng)用于激光,選項D錯誤。7.(多選)(2018杭州高二檢測)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】解答本題時可按以下步驟進行:(1)由題意畫出紅光和紫光經(jīng)過棱鏡后大致的光路圖。(2)由近及遠移動光屏位置,判斷可能出現(xiàn)的情況?！窘馕觥窟xC、D。由于玻璃對紫光的折射率大于對紅光的折射率,故紫光和紅光經(jīng)過棱鏡后光路如圖所示。在光屏由近及遠移動過程中,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C、D對,選項A、B錯。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=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。如果要促進小麥苗的生長,促進其進行光合作用,把培育了足夠長時間的小麥苗移動,則a和b最適宜的移動區(qū)域分別在MN上的哪一段?距離有多寬?請畫圖表示。(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,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,無法形成葉綠素,所以麥葉中類胡蘿卜素占大多數(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sini1=2sin30、sini2=3sin30,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=23cos30cm=4cm,算得EH=(4+3tan45)cm=(4+3)cm,FH=3tan60cm=3cm,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瓶中的麥苗對紫光的吸收量大,最適宜的區(qū)域是紫光區(qū)域DF,寬為4cm。答案:見解析1.(15分)(1)(多選)如圖所示,一細束紅光與一細束藍光平行射到同一個三棱鏡上,經(jīng)折射后交于光屏上的同一點M。若用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍光的折射率,下列說法正確的是()A.n1>n2,a為藍光,b為紅光B.n1<n2,a為藍光,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)了兩個光斑,玻璃對這兩種單色光的折射率分別為n1=2和n2=3。求:這兩個光斑之間的距離;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光通過三棱鏡后偏折角較大,根據(jù)折射定律得知三棱鏡對a光的折射率較大,則知a為藍光,b為紅光,且有n1<n2,故B正確,A錯誤。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錯誤。根據(jù)折射定律得知三棱鏡對a光的折射率較大,則知a為藍光,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=sin1sin,n2=sin2sin。代入數(shù)據(jù)得:1=45,2=60。故ab=Pb-Pa=Rtan45-Rtan30=(1-33)R。當(dāng)兩種色光在界面處均發(fā)生全反射時光屏上的光斑消失,且玻璃對其折射率為n2的色光先發(fā)生全反射,故sinC=1n1=22,即入射角=C=45。答案:(1)B、C、E(2)(1-33)R45【補償訓(xùn)練】(多選)一束紅、紫兩色的混合光,從某種液體射向空氣,當(dāng)研究在界面上發(fā)生的折射和反射現(xiàn)象時,可能發(fā)生的情況是下圖中的()【解析】選A、C。在同種液體中,紫光的折射率較大,所以當(dāng)它們從某種液體射向空氣并且入射角相同時,紫光的折射角較大,選項A正確;根據(jù)臨界角公式C=arcsin1n可知,紫光的折射率較大,臨界角較小,紫光更容易發(fā)生全反射,故選項C正確,而選項B中的紅光首先發(fā)生了全反射,所以可排除;兩種色光在界面處都要發(fā)生光的反射,所以選項D也可排除。2.(15分)(1)(多選)表面附著油膜的透明玻璃片,當(dāng)有陽光照射時,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,為了使波長為5.5210-7m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相消,求所涂的這種增透膜的最小厚度?！窘馕觥?1)選A、C、D。陽光照射到油膜上,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A、C、D正確。(2)由于人眼對綠光最敏感,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的14,使綠光在增透膜的前后兩個表面上的反射光互相抵消。而光從真空進入某種介質(zhì)后,其波長會發(fā)生變化。若綠光在真空中波長為0,在增透膜中的波長為,由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長及頻率的關(guān)系得:n=cv=0ff,即=0n,那么增透膜厚度:h=14=04n=5.5210-741.38m=110-7m。答案:(1)A、C、D(2)110-7m