(全国通用)2023届高考物理专题4——光的颜色 色散 激光(word版含答案)

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(全国通用)2023届高考物理专题4——光的颜色 色散 激光(word版含答案)

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光的颜色色散 激光
学习目标:
1.了解光谱的概念,知道光的色散的定义。
2.掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散现象。
3.知道折射中的色散现象。
重点:1.薄膜干涉的色散。
2.折射时的色散。
3.不同色光在同种介质中各物理量的对应关系。
4.激光的特点及应用。
难点:薄膜干涉的应用。
知识点一、光的色散
1.光的颜色:光的频率决定光的颜色;不同颜色的光波长不同,λ=。
2.光的色散的定义:含有多种颜色的光被分散为单色光的现象叫光的色散。
3.光谱的定义:含有多种颜色光被分解后,各色光按其波长的有序排列就叫光谱。
4.人眼视网膜上的两种感光细胞
(1)视杆细胞:对光敏感,不能区分不同波长(频率)的光。
(2)视锥细胞:对光敏感度不如视杆细胞,但能区分不同波长(频率)的光。
知识点二、色散
1.薄膜干涉中的色散
(1)薄膜干涉中相干光的获得:让一束光照射到薄膜上,在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个光波分解而成的,它们具有相同的频率、恒定的相位差及振动方向。
(2)薄膜干涉中相干光的获得:光照射到薄膜上,在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个光波分解而成的,它们具有相同的频率、恒定的相位差及振动方向。
(3)薄膜干涉的原理: 如图所示,竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄,因此在薄膜上不同的地方,从膜的前、后表面反射的两列光波叠加,若两列波叠加后互相加强,则出现亮纹;在另一些地方,叠加后互相减弱,则出现暗纹。故在单色光照射下,就出现了明暗相间的干涉条纹;若在白光照射下,则出现彩色干涉条纹。
波长λ越长,干涉条纹越宽
在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方。由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹。
(4)薄膜干涉中应注意的三个问题:
①观察的是从膜前、后两表面反射回来的光,不是透过膜的光,眼睛与光源在膜的同一侧。
②用单色光和白光分别照射同一膜,观察到的现象是不同的。用白光照射膜时,某一位置红光得到加强,其他颜色的光就被削弱,故在此位置看到的是红色,而另一位置则会看到黄色等其他颜色,因此,用白光做这个实验看到的将是彩色条纹;而在单色光照射下,则会出现明、暗相间的条纹。
③每一条纹呈现水平分布,各条纹按竖直方向排列。
(5)薄膜干涉的应用
①等倾法检查平面平整度:如图所示,被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜,用单色光照射,入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波,形成干涉条纹。被检查平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹平行;若被检查表面某些地方不平,那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。
注:薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右,只相当于一张纸片的厚度。
被测平面凹下或凸起的判断方法
把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹。让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走,始终保持脚踏被测板,头顶样板,在行走过程中:若遇凹下,他必向薄膜的尖端去绕,方可按上述要求行走,即条纹某处弯向薄膜尖端,该处为一凹下;若遇一凸起,他必向薄膜的底部去绕,方可按上述要求行走,即条纹某处弯向薄膜底部,该处为一凸起。
②光学镜头上的增透膜:光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜。因增透膜厚度为入射光在薄膜中波长的,从介质膜前后两个面反射的光的路程差为,所以两列光波相互削弱,使反射光的强度大大降低,透射光的强度得到加强。
一般取最小厚度d满足2d=(此波长为光在该种介质中的波长)。由于白光中含有多种波长的光,所以增透膜只能使其中一定波长的光相消。因为人对绿光最敏感,一般选择对绿光起增透作用,所以在反射光中绿光强度几乎为零,而其他波长的光并没有完全抵消,所以增透膜呈现绿光的互补色——淡紫色。
【特别提醒】对“增透”的理解:如果用宏观的思维方式来理解,两束反射光相互抵消,并没有增加透射光的强度,因此,此过程只是“消反”,却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光场分布的改变,但总的能量是守恒的,反射光的能量被削弱了,透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。
【题1】关于薄膜干涉,下列说法中正确的是
A.只有厚度均匀的薄膜,才会发生干涉现象
B.只有厚度不均匀的楔形薄膜,才会发生干涉现象
C.厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹
D.观察肥皂液膜的干涉现象时,观察者应和光源在液膜的同一侧
【题2】如图甲所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况,观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况,这说明
A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起
C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷
【题3】如图所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜,下列说法正确的是
A、人从右侧向左看,可以看到彩色条纹 B、人从左侧向右看,可以看到彩色条纹
C、彩色条纹水平排列 D、彩色条纹竖直排列
【题4】在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实验法.A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行,在它们间形成一个厚度均匀的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照射,同时对A缓慢加热,在B上方观察到B板的亮度发生周期性的变化.当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,则
A、出现最亮时,B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强
B、出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消
C、温度从t1升至t2过程中,A的高度增加 D、温度从t1升至t2过程中,A的高度增加
2.衍射时的色散:用白光进行衍射实验时,得到的是彩色条纹,这是由于白光中包含各种颜色的光,不同色光亮条纹的位置不同造成的。
3.折射时的色散:
(1)棱镜
①定义:光学研究中常用棱镜的横截面为三角形,有的棱镜的横截面为梯形,通常都简称为棱镜。
②光学作用:光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折,如图中所示的θ为光的偏向角,光的偏向角越大,棱镜对光的偏折程度越大。棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律。
(2)光折射时的色散:一束白光通过棱镜折射后,由上到下的色光顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛,在同一种物质中,不同波长的光波的传播速度不一样,波长越短,波速越小。从图中可以看出,红光(波长较长)通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光要小,而紫光(波长较短)偏折的程度比其他颜色的光要大。
【特别提醒】①光谱的产生表明,白光是各种单色光组成的复色光。由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同,所以产生了色散现象。
②色散现象表明,棱镜材料对不同色光的折射率是不同的。紫光经棱镜后偏折程度最大,红光偏折程度最小,所以棱镜材料对紫光的折射率最大,对红光的折射率最小。
③由折射率的定义n=可知,在棱镜中紫光的速度最小,红光的速度最大。
【题5】红、绿、黄三条入射光线,分别沿与三棱镜的底面平行的方向射向三棱镜的一个侧面,从三棱镜的另一个侧面射出,且出射光线交于三棱镜底边延长线上的三点,三点到三棱镜底边中点的距离分别为s1、s2、s3,则
A、s1=s2=s3 B、s1<s2<s3 C、s1>s2>s3 D、s1>s3>s2
【题6】用薄玻璃片制成一个中间空的三棱镜放入水中,当一束白光从一个侧面斜射入并从三棱镜通过时,下面说法中正确的是
A、各色光都向顶角偏折 B、各色光都向底面偏折
C、红色光的偏折角比紫光的大 D、红色光的偏折角比紫光的小
【题7】如图所示,在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜,里面是空气,一束光A从棱镜的左边射入,从三棱镜的右边射出时发生色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则
A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光
B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光
C.从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光
D.从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光
【题8】雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是
A.紫光、黄光、蓝光和红光 B.紫光、蓝光、黄光和红光
C.红光、蓝光、黄光和紫光 D.红光、黄光、蓝光和紫光
知识点三、激光的产生、特点和应用
1.激光是原子受激辐射产生的光,发光的方向、频率、偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。
2.特点
(1)相干性好:所谓相干性好,是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的,而激光器发出的激光的频率几乎是单一的,并且满足其他的相干条件。所以,现在我们做双缝干涉实验时,无需在双缝前放一个单缝,而是用激光直接照射双缝,就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。利用相干光易于调制的特点传输信息,所能传递的信息密度极高,一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视,全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。光纤通信。
(2)平行度非常好:与普通光相比,传播相同距离的激光束的扩散程度小,光线仍能保持很大的强度,保持它的高能量,利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离精确度已达到1m。精确的测距;读取光盘上记录的信息等
(3)激光的亮度非常高:它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来,可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。用激光束切割、焊接、医学上可以用激光做“光刀”;激发核反应等
(4)激光单色性很好:激光的频率范围极窄,颜色几乎是完全一致的。
【题9】关于激光的应用问题,下列说法中正确的是
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中传递信息的
B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C.医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
【题10】2015年以美国为首的多国联盟多次对伊拉克极端武装分子发动空袭,美方称利用卫星可以将地面状况看得一清二楚,而伊方称,已在各地布满了对空激光炮。试问:在战争爆发时,伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站,则应将激光器
A.瞄高些 B.瞄低些 C.沿视线直接瞄准
D.若激光束是红色,而空间站是蓝色的,则应瞄高些
知识点四、全息照相
1.与普通照相技术的比较:普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息,而全息照相技术还记录了光波的相位信息。
2.原理:如图所示为拍摄全息照片的基本光路。同一束激光被分为两部分,一部分直接照射到底片上(称为参考光),另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)。参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉,形成复杂的干涉条纹。底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理,要求参考光和物光有很高的相干性。
3.观察方向:观察全息照片时要用激光照射照片,从另一侧面观察。
色散理解的三个误区
误区1:误认为光的颜色由波长决定
产生错误的原因是对光的颜色的决定因素认识不清。光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关,光的波长、波速与介质有关。
误区2:误认为不同单色光在同一介质中的速度相同
产生误区的原因是不清楚同一介质对不同单色光的折射率不同,由v=知各色光在同一介质中的传播速度不同。
误区3:误认为单色光经棱镜后也能发生色散
其原因是不理解光的色散的实质,棱镜对各色光的折射率不同,各色光经棱镜后偏折方向不同,而对单色光的偏折方向相同,不能发生色散。光的颜色 色散 激光
学习目标:
1.了解光谱的概念,知道光的色散的定义。
2.掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散现象。
3.知道折射中的色散现象。
重点:1.薄膜干涉的色散。
2.折射时的色散。
3.不同色光在同种介质中各物理量的对应关系。
4.激光的特点及应用。
难点:薄膜干涉的应用。
知识点一.光的色散
1.光的颜色:光的频率决定光的颜色;不同颜色的光波长不同,λ=。
2.光的色散的定义:含有多种颜色的光被分散为单色光的现象叫光的色散。
3.光谱的定义:含有多种颜色光被分解后,各色光按其波长的有序排列就叫光谱。
4.人眼视网膜上的两种感光细胞
(1)视杆细胞:对光敏感,不能区分不同波长(频率)的光。
(2)视锥细胞:对光敏感度不如视杆细胞,但能区分不同波长(频率)的光。
知识点二.色散
1.薄膜干涉中的色散
(1)薄膜干涉中相干光的获得:让一束光照射到薄膜上,在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个光波分解而成的,它们具有相同的频率.恒定的相位差及振动方向。
(2)薄膜干涉中相干光的获得:光照射到薄膜上,在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个光波分解而成的,它们具有相同的频率.恒定的相位差及振动方向。
(3)薄膜干涉的原理: 如图所示,竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚.上面薄,因此在薄膜上不同的地方,从膜的前.后表面反射的两列光波叠加,若两列波叠加后互相加强,则出现亮纹;在另一些地方,叠加后互相减弱,则出现暗纹。故在单色光照射下,就出现了明暗相间的干涉条纹;若在白光照射下,则出现彩色干涉条纹。
波长λ越长,干涉条纹越宽
在薄膜干涉中,前.后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方。由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹。
(4)薄膜干涉中应注意的三个问题:
①观察的是从膜前.后两表面反射回来的光,不是透过膜的光,眼睛与光源在膜的同一侧。
②用单色光和白光分别照射同一膜,观察到的现象是不同的。用白光照射膜时,某一位置红光得到加强,其他颜色的光就被削弱,故在此位置看到的是红色,而另一位置则会看到黄色等其他颜色,因此,用白光做这个实验看到的将是彩色条纹;而在单色光照射下,则会出现明.暗相间的条纹。
③每一条纹呈现水平分布,各条纹按竖直方向排列。
(5)薄膜干涉的应用
①等倾法检查平面平整度:如图所示,被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜,用单色光照射,入射光从空气膜的上.下表面反射出两列光波,形成干涉条纹。被检查平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹平行;若被检查表面某些地方不平,那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。
注:薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右,只相当于一张纸片的厚度。
被测平面凹下或凸起的判断方法
把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹。让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走,始终保持脚踏被测板,头顶样板,在行走过程中:若遇凹下,他必向薄膜的尖端去绕,方可按上述要求行走,即条纹某处弯向薄膜尖端,该处为一凹下;若遇一凸起,他必向薄膜的底部去绕,方可按上述要求行走,即条纹某处弯向薄膜底部,该处为一凸起。
②光学镜头上的增透膜:光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜。因增透膜厚度为入射光在薄膜中波长的,从介质膜前后两个面反射的光的路程差为,所以两列光波相互削弱,使反射光的强度大大降低,透射光的强度得到加强。
一般取最小厚度d满足2d=(此波长为光在该种介质中的波长)。由于白光中含有多种波长的光,所以增透膜只能使其中一定波长的光相消。因为人对绿光最敏感,一般选择对绿光起增透作用,所以在反射光中绿光强度几乎为零,而其他波长的光并没有完全抵消,所以增透膜呈现绿光的互补色——淡紫色。
【特别提醒】对“增透”的理解:如果用宏观的思维方式来理解,两束反射光相互抵消,并没有增加透射光的强度,因此,此过程只是“消反”,却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光场分布的改变,但总的能量是守恒的,反射光的能量被削弱了,透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。
【题1】关于薄膜干涉,下列说法中正确的是
A.只有厚度均匀的薄膜,才会发生干涉现象
B.只有厚度不均匀的楔形薄膜,才会发生干涉现象
C.厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹
D.观察肥皂液膜的干涉现象时,观察者应和光源在液膜的同一侧
【答案】D
【解析】当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时,只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件,就会出现明条纹,满足振动减弱的条件就会出现暗条纹。这种情况在薄膜厚度不均匀才会出现;当薄膜厚度均匀时,不会出现干涉条纹,但也能发生干涉现象,这时某些颜色的光因干涉而减弱,另一些光因干涉而加强。减弱的光透过薄膜,加强的光被反射回来,所以这时看到薄膜的颜色是振动加强的光的颜色,但不会形成干涉条纹。
【题2】如图甲所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况,观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况,这说明
A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起
C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷
【答案】BC
【解析】利用光的薄膜干涉来检查平面的平滑情况,就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层,用单色光从上面照射,入射光在空气层的上.下表面反射形成的两列相干光束。如果被检测的平面是平的,那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上。
若是被测平面的某处凹下去了,这时干涉条纹就不在一条直线上,将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。这是因为凹处的两束反射光的路程差变大,它只能与膜厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹(路程差相同的干涉条纹为同一级,一般路程差大的干涉条纹级别高,路程差小级别低),显然凹处的级别增大,将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。故选项C正确。
同理,若是被测平面某处凸起来了,则该处的干涉条纹将与膜薄一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。故选项B正确。
【题3】如图所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜,下列说法正确的是
A.人从右侧向左看,可以看到彩色条纹 B.人从左侧向右看,可以看到彩色条纹
C.彩色条纹水平排列 D.彩色条纹竖直排列
【答案】BC
【解析】一束白光射到薄膜上,经前后两个面反射回来的光相遇,产生干涉现象,从左侧向右看可看到彩色条纹,又由于薄膜同一水平线上的厚度相同,所以彩色条纹是水平排列的。
【题4】在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实验法.A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行,在它们间形成一个厚度均匀的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照射,同时对A缓慢加热,在B上方观察到B板的亮度发生周期性的变化.当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,则
A.出现最亮时,B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强
B.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消
C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加 D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加
【答案】D
【解析】如图所示,A和B之间形成一个厚度均匀的空气膜,则光在空气膜的前表面即B下表面和后表面即A的上表面产生干涉,形成干涉条纹,当温度为t1时最亮,说明形成亮条纹,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,又一次形成亮条纹,由干涉的原理知,温度t1和t2时,光程差均为波长的整数倍,由材料A具有热膨胀特性所以温度t2比t1时高度增加,使光程差减小一个波长,则A的高度增加,D项正确。
2.衍射时的色散:用白光进行衍射实验时,得到的是彩色条纹,这是由于白光中包含各种颜色的光,不同色光亮条纹的位置不同造成的。
3.折射时的色散:
(1)棱镜
①定义:光学研究中常用棱镜的横截面为三角形,有的棱镜的横截面为梯形,通常都简称为棱镜。
②光学作用:光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折,如图中所示的θ为光的偏向角,光的偏向角越大,棱镜对光的偏折程度越大。棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律。
(2)光折射时的色散:一束白光通过棱镜折射后,由上到下的色光顺序为:红.橙.黄.绿.蓝.靛,在同一种物质中,不同波长的光波的传播速度不一样,波长越短,波速越小。从图中可以看出,红光(波长较长)通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光要小,而紫光(波长较短)偏折的程度比其他颜色的光要大。
【特别提醒】①光谱的产生表明,白光是各种单色光组成的复色光。由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同,所以产生了色散现象。
②色散现象表明,棱镜材料对不同色光的折射率是不同的。紫光经棱镜后偏折程度最大,红光偏折程度最小,所以棱镜材料对紫光的折射率最大,对红光的折射率最小。
③由折射率的定义n=可知,在棱镜中紫光的速度最小,红光的速度最大。
【题5】红.绿.黄三条入射光线,分别沿与三棱镜的底面平行的方向射向三棱镜的一个侧面,从三棱镜的另一个侧面射出,且出射光线交于三棱镜底边延长线上的三点,三点到三棱镜底边中点的距离分别为s1.s2.s3,则
A.s1=s2=s3 B.s1<s2<s3 C.s1>s2>s3 D.s1>s3>s2
【答案】D
【解析】依据色散知识可知,光线经过三棱镜将偏向三棱镜的底边,延长后交于三棱镜底边上的一点,此点到底边的距离与光线偏折的角度有关,偏折的角度越大,交点到底边中点的距离越小。因此,红光出射光线与底边延长线的交点距底边中点的距离大于黄光的,黄光的又大于绿光的,因此D项对。
【题6】用薄玻璃片制成一个中间空的三棱镜放入水中,当一束白光从一个侧面斜射入并从三棱镜通过时,下面说法中正确的是
A.各色光都向顶角偏折 B.各色光都向底面偏折
C.红色光的偏折角比紫光的大 D.红色光的偏折角比紫光的小
【答案】AD
【解析】薄玻璃片的厚度可以忽略不计,这样这个水中的“空气三棱镜”的折射率比周围水的折射率小,这与放在空气中的玻璃三棱镜是不同的,同样根据折射定律,各色光都向顶角偏移,红光的偏折比紫光的仍然小,故A、D两项正确。
【题7】如图所示,在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜,里面是空气,一束光A从棱镜的左边射入,从三棱镜的右边射出时发生色散,射出的可见光分布在a点和b点之间,则
A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光
B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光
C.从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光
D.从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光
【答案】B
【解析】由红光的折射率小于紫光的折射率知,紫光偏离原来方向比红光严重,并且向顶端偏折,光路图如图所示,所以从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光,故选项B正确。
【题8】雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a.b.c.d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是
A.紫光.黄光.蓝光和红光 B.紫光.蓝光.黄光和红光
C.红光.蓝光.黄光和紫光 D.红光.黄光.蓝光和紫光
【答案】B
【解析】第一次折射时,把水滴看做三棱镜,向下偏折程度最大的光线一定是紫光,偏折程度最小的是红光,故第二次折射后,从题图上可看出紫光是a,红光是d,所以正确答案是B。
知识点三.激光的产生.特点和应用
1.激光是原子受激辐射产生的光,发光的方向.频率.偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。
2.特点
(1)相干性好:所谓相干性好,是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的,而激光器发出的激光的频率几乎是单一的,并且满足其他的相干条件。所以,现在我们做双缝干涉实验时,无需在双缝前放一个单缝,而是用激光直接照射双缝,就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。利用相干光易于调制的特点传输信息,所能传递的信息密度极高,一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视,全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。光纤通信。
(2)平行度非常好:与普通光相比,传播相同距离的激光束的扩散程度小,光线仍能保持很大的强度,保持它的高能量,利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离精确度已达到1m。精确的测距;读取光盘上记录的信息等
(3)激光的亮度非常高:它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来,可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。用激光束切割.焊接.医学上可以用激光做“光刀”;激发核反应等
(4)激光单色性很好:激光的频率范围极窄,颜色几乎是完全一致的。
【题9】关于激光的应用问题,下列说法中正确的是
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中传递信息的
B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C.医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
【答案】C
【解析】由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性,A错误。计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好,B错误。医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点,C正确。激光测距利用的是激光的平行度和方向性好的特点,D错误。
【题10】2015年以美国为首的多国联盟多次对伊拉克极端武装分子发动空袭,美方称利用卫星可以将地面状况看得一清二楚,而伊方称,已在各地布满了对空激光炮。试问:在战争爆发时,伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站,则应将激光器
A.瞄高些 B.瞄低些 C.沿视线直接瞄准
D.若激光束是红色,而空间站是蓝色的,则应瞄高些
【答案】C
【解析】空间站反射太阳的光射向地球,通过地球大气层要发生折射,而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射,根据光路可逆,两者的光路相同。因此,A.B两项错误,C项正确。D项中空间站是蓝色的,反射光也是蓝色的,比红色激光束的折射率大,由折射定律知应瞄低些方能射中,故D项错误。
知识点四.全息照相
1.与普通照相技术的比较:普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息,而全息照相技术还记录了光波的相位信息。
2.原理:如图所示为拍摄全息照片的基本光路。同一束激光被分为两部分,一部分直接照射到底片上(称为参考光),另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)。参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉,形成复杂的干涉条纹。底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理,要求参考光和物光有很高的相干性。
3.观察方向:观察全息照片时要用激光照射照片,从另一侧面观察。
色散理解的三个误区
误区1:误认为光的颜色由波长决定
产生错误的原因是对光的颜色的决定因素认识不清。光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关,光的波长.波速与介质有关。
误区2:误认为不同单色光在同一介质中的速度相同
产生误区的原因是不清楚同一介质对不同单色光的折射率不同,由v=知各色光在同一介质中的传播速度不同。
误区3:误认为单色光经棱镜后也能发生色散
其原因是不理解光的色散的实质,棱镜对各色光的折射率不同,各色光经棱镜后偏折方向不同,而对单色光的偏折方向相同,不能发生色散。

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