2019高中物理第十三章第5課時光的顏色色散激光（對點(diǎn)練鞏固練）（含解析）新人教版.docx

第5課時光的顏色色散激光對點(diǎn)訓(xùn)練知識點(diǎn)一光的色散1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答案B解析白光中紅光的頻率最低，在玻璃中的折射率最小，由n可知，紅光的傳播速度最大，紫光的頻率最高，在玻璃中的折射率最大，傳播速度最小，經(jīng)過棱鏡發(fā)生色散時，偏折最大，綜上所述，A、C、D均錯誤，B正確。2等腰三棱鏡的頂角是30。光線垂直于棱鏡的一個腰面射入棱鏡，從另一面射出時，出射光線偏離原入射光線30角，則該棱鏡的折射率為()AB C D答案A解析如圖所示，由題意可知i60，r30，由折射定律得n，A正確。3實(shí)驗(yàn)表明，可見光通過三棱鏡時各色光的折射率n隨波長的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式：nA，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()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處是紅光答案D解析根據(jù)nA知波長越長折射率越小，光線偏折越小。從圖可知，d光偏折最厲害，折射率最大，應(yīng)是紫光；a光偏折最小，折射率最小，應(yīng)是紅光；故D正確。4紅、綠、黃三條入射光線，分別沿與三棱鏡的底面平行的方向射入三棱鏡的一個側(cè)面，從三棱鏡的另一個側(cè)面射出，且出射光線交于三棱鏡底邊延長線上的三點(diǎn)，三點(diǎn)到三棱鏡底邊中點(diǎn)的距離分別為x1、x2、x3，則()Ax1x2x3Bx1x2x3Cx1x2x3Dx1x3x2答案D解析按波長排列，波長越長的光頻率越小，折射率越小；反之折射率越大。綠光折射率最大，光線偏折最厲害，x2最小，同理x1最大。故D正確。5如圖所示，a和b都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細(xì)光束以入射角從P點(diǎn)射入，已知此光束由紅光和藍(lán)光組成，則當(dāng)光束透過b板后()A傳播方向相對于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)角B傳播方向相對于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)角C紅光在藍(lán)光的左邊D紅光在藍(lán)光的右邊答案D解析由于厚度均勻的平玻璃板不改變光束傳播的方向，但光束穿過玻璃板時將發(fā)生平移，即出射光線與入射光線平行，故A、B錯誤；由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束，經(jīng)平玻璃板折射發(fā)生色散，所以紅光和藍(lán)光將分離，又由于玻璃對紅光的折射率小于玻璃對藍(lán)光的折射率，因此紅光向左平移的距離小于藍(lán)光向左平移的距離，紅光在藍(lán)光的右邊，故C錯誤，D正確。6如圖所示，在水中有一厚度不計的薄玻璃片做成的中空三棱鏡，里面是空氣，一束光A從棱鏡的左邊射入，從三棱鏡的右邊射出時發(fā)生色散，射出的可見光分布在a點(diǎn)和b點(diǎn)之間，則()A從a點(diǎn)射出的是紅光，從b點(diǎn)射出的是紫光B從a點(diǎn)射出的是紫光，從b點(diǎn)射出的是紅光C從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紫光，從ab中點(diǎn)射出的是紅光D從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紅光，從ab中點(diǎn)射出的是紫光答案B解析光從左邊界面入射后，發(fā)生折射現(xiàn)象，此時光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，由于水對紫光的折射率比對紅光的大，所以在入射角相同的情況下，折射角不同，紫光的折射角大于紅光，故a為紫光，b為紅光。知識點(diǎn)二薄膜干涉7用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖a是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖b是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈，將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是()A當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30B當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90C當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30D干涉條紋保持原來狀態(tài)不變答案D解析金屬絲圈在豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)時，不影響薄膜上薄下厚的分布，因而干涉條紋保持原來狀態(tài)不變，D正確。8關(guān)于薄膜干涉，下列說法中正確的是()A只有厚度均勻的薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象B只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象C厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋D觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時，觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè)答案D解析當(dāng)光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時，只要前后兩個面反射回來的光波的路程差滿足振動加強(qiáng)的條件，就會出現(xiàn)明條紋，滿足振動減弱的條件就會出現(xiàn)暗條紋，這種情況在薄膜厚度不均勻時才會出現(xiàn)；當(dāng)薄膜厚度均勻時，不會出現(xiàn)干涉條紋，但也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，這時某些顏色的光因干涉而減弱，另一些光因干涉而加強(qiáng)。減弱的光透過薄膜，加強(qiáng)的光被反射回來，所以這時看到薄膜的顏色是振動加強(qiáng)的光的顏色，但不會形成干涉條紋。故D正確。9如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是否是平整的裝置，所用的單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的。檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的()Aa的上表面和b的下表面Ba的上表面和b的上表面Ca的下表面和b的上表面Da的下表面和b的下表面答案C解析因?yàn)楣獠ǖ牟ㄩL很短，所以，只有利用很薄的介質(zhì)膜才能觀察到明顯的干涉條紋。該題是利用標(biāo)準(zhǔn)樣板和厚玻璃板間極薄的空氣薄層上、下表面的反射光發(fā)生干涉，來對玻璃板上表面的平整度進(jìn)行檢驗(yàn)的?？諝獗拥纳?、下表面就是a的下表面和b的上表面，故C正確。10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138的氟化鎂，為了使波長為552107 m的綠光在垂直表面入射時使反射光相互抵消，求所涂的這種增透膜的厚度。答案1107 m解析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相互抵消，但薄膜的厚度不宜過大，只須使其厚度為綠光在膜中波長的，使綠光在增透膜的前后兩個表面上的反射光相互抵消，而光從真空進(jìn)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，。那么增透膜厚度h m1107 m。11一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為的“單色光”，實(shí)際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度)，讓單色光照射到薄膜表面，一部分從內(nèi)表面反射回來(這部分稱為甲光)，其余的進(jìn)入薄膜內(nèi)部，其中的一部分從薄膜后表面反射回來，并從前表面射出(這部分稱為乙光)，甲、乙這兩部分光疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉，乙光與甲光相比，要多在薄膜中傳播一小段時間t，理論和實(shí)踐都證明，能觀察到明顯干涉現(xiàn)象的條件是：t的最大值與的乘積近似等于1，即只有滿足：tm1，才會觀察到明顯的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。已知紅寶石激光器發(fā)出的激光4321014 Hz，它的頻率寬度80109 Hz，讓這束單色光由空氣斜射到折射率n的液膜表面，射入時與液膜表面成45角，如圖所示：(1)求從O射入薄膜中的光線的傳播方向及傳播速率；(2)估算在如圖所示的情況下，能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的液膜最大厚度dm。答案(1)見解析212108 m/s(2)115102 m解析(1)設(shè)從O點(diǎn)射入薄膜中的光線的折射角為r，根據(jù)折射定律n求得折射角r30。光在薄膜中的傳播速率v212108 m/s。(2)如圖所示。乙光在薄膜中經(jīng)過的路程s，乙光通過薄膜所用的時間t，當(dāng)t取最大值tm時，對應(yīng)薄膜厚度最大，由題意知tm1所以，得dm115102 m。易錯點(diǎn)激光通過棱鏡后的光路圖12(多選)一束激光通過一棱鏡，如圖所示光路圖中可能正確的是()易錯分析不分是什么光經(jīng)過三棱鏡就認(rèn)為一定會發(fā)生色散，而錯選B、D。答案AC解析激光是一種單色性非常好的光，故經(jīng)過三棱鏡后不可能分開，A、C正確。提升訓(xùn)練一、選擇題1光的顏色取決于()A波長B頻率C傳播速度D折射率答案B解析光的顏色由頻率決定，色光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，f不變。故B正確。2(多選)激光器發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為，c表示光在真空中的速度，下列說法正確的是()A該光在真空中的波長為nB該光在真空中的波長為C該光的頻率為D該光的頻率為答案AD解析光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，頻率不會發(fā)生變化，由于速度變化，波長會相應(yīng)變化，由公式vf、v計算可知光在真空中波長為n，光的頻率為，A、D正確，B、C錯誤。3激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛。下列關(guān)于激光的敘述正確的是()A激光是縱波B頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同C兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離答案D解析光都是橫波，所以激光是橫波，故A錯誤；激光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，由公式可知，頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長不同，故B錯誤；產(chǎn)生干涉的條件之一是兩列光的頻率相同，頻率不同的光不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故C錯誤；激光具有平行度好的特點(diǎn)，這個特點(diǎn)使得它可以進(jìn)行精確的測距，因此可以用來測量月球到地球的距離，故D正確。4一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是()A紅光以30的入射角入射B紅光以45的入射角入射C紫光以30的入射角入射D紫光以45的入射角入射答案D解析考查折射定律的計算，因?yàn)橥N介質(zhì)對紫光的折射率較大，故入射角相同時，紫光側(cè)移距離較大，A、B錯誤；對于同一種色光，入射角越大，側(cè)移距離越大，D正確。5(多選)關(guān)于光在豎直的肥皂液薄膜上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是()A干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在薄膜前后兩個表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果B若出現(xiàn)明暗相間條紋相互平行，說明肥皂膜的厚度是均勻的C用綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射的間距小D薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的答案AC解析在肥皂薄膜干涉中，薄膜前后兩個表面反射的光正好是兩個相干光，它們相互疊加形成干涉條紋，所以A正確；肥皂薄膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是變化的，厚度均勻的薄膜是不會出現(xiàn)干涉條紋的，所以B錯誤；波長越短的光波，對同一個裝置，干涉條紋越窄，綠光的波長小于黃光的波長，所以綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋的間距比黃光照射時的間距小，C正確；出現(xiàn)明、暗條紋的位置與薄膜厚度有關(guān)，對于某位置，若光線疊加后加強(qiáng)，則與此等厚度的位置反射光線疊加都加強(qiáng)，從而形成亮條紋，對暗條紋也是一樣道理，豎直的肥皂薄膜，其厚度相等的位置在同一水平面上，因此干涉條紋基本上是水平的，所以D錯誤。6(多選)一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則()Ananb BnanbCvavbDvavb答案AD解析由題圖可知，光的入射角相等，而折射角rarb，則n可知，nanb，A正確，B錯誤。又n得vavb，C錯誤，D正確。7照相機(jī)等光學(xué)鏡頭上常常涂有一層薄膜，叫增透膜，以下說法中不正確的是()A增透膜的作用是為了減少光的反射損失，增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度B增透膜的厚度等于入射光在真空中波長的C增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的D涂有對黃綠光透射能力強(qiáng)的增透膜的鏡頭呈淡紫色答案B解析根據(jù)薄膜干涉原理，光學(xué)鏡頭上涂有增透膜的作用是為了減少光的反射損失，增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，A正確；增透膜的厚度為光在膜中波長的，才能使光在反射時相互抵消，增強(qiáng)透射，B錯誤，C正確；增透膜增強(qiáng)對黃綠光的透射，則必然增強(qiáng)對紫光、紅光的反射，所以增透膜呈淡紫色，D正確。8發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖所示?，F(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍(lán)光成的像的長度，則()Al1l0l2Bl1l2l0Cl2l1l0Dl2l1l0答案D解析作出自b點(diǎn)發(fā)出一條光線的出射光線，反向延長后與ab的交點(diǎn)在b點(diǎn)的上方，由于藍(lán)光的折射率比紅光的折射率大，則藍(lán)光偏折的角度大，所以成像較短，故D正確。9三棱鏡ABC的頂角4130，一束白光以較大的入射角從棱鏡的一個側(cè)面射入，通過棱鏡后從另一側(cè)面射出，在光屏上形成由紅到紫的彩色光帶，如圖所示。已知各色光在棱鏡中的折射率和臨界角如下表所示：色光紅橙黃綠藍(lán)紫折射率151315141517151915281532臨界角413741344125411740884075當(dāng)入射角逐漸減小到零的過程中，彩色光帶的變化情況是()A紫光最先消失，最后只剩橙、紅光B紫光最先消失，最后只剩黃、橙、紅光C紅光最先消失，最后只剩紫、藍(lán)光D紅光最先消失，最后只剩紫、藍(lán)、綠光答案A解析當(dāng)入射角減小至零時，進(jìn)入AB面內(nèi)的折射角r也減小至零，射至另一側(cè)面AC上的入射角4130，由題中的臨界角表可知，此時已超過黃、綠、藍(lán)、紫各色光的臨界角，表示這四種色光不會從AC面射出，由于紫光的臨界角最小，在減小到零的過程中必將最先消失，所以最后僅剩橙光、紅光從AC射出，故A正確。10(多選)某物理興趣小組用實(shí)驗(yàn)探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復(fù)色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有兩束單色光a和b射向光屏P，如圖所示。他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了以下猜想，你認(rèn)為正確的是()A單色光a的波長大于單色光b的波長B在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度C玻璃對單色光a的折射率大于對單色光b的折射率D當(dāng)光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，在光屏P上最早消失的是a光E相同條件下，a光比b光容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案ABE解析根據(jù)n知，b光折射率大，a光折射率小，C錯誤；ba，A正確；由n得，vbva，B正確；sinC，b光的臨界角小，先發(fā)生全反射，最先消失的是b光，D錯誤；波長越大，越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，E正確。二、非選擇題11凸透鏡的彎曲表面是個球面，球面的半徑叫做這個曲面的曲率半徑，把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入，如圖所示。從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，