高中物理第四章光的波动性4.6激光练习(含解析)沪科版选修3-4

4.6激光
同步测控
、平行度好、亮度高等特点，在科学技术与日常生活中应用广泛．下面关于激光表达正确是( )
A ．激光是纵波
B ．频率一样激光在不同介质中波长一样
C ．两束频率不同激光能产生干预现象
D ．利用激光平行度好特点可以测量月球到地球距离
解析：选D.电磁波是横波，A 项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B 项错；相干光条件是频率一样，C 项错，D 项正确． θ，那么( )
A ．该介质对此单色光折射率等于1/sin θ
B ．此单色光在该介质中传播速度等于光在真空中传播速度sin θ倍
C ．此单色光在该介质中频率是在真空中频率sin θ倍
D ．此单色光在该介质中波长是在真空中波长sin θ倍
解析：选ABD.由临界角公式sin C ＝1n ，得n ＝1sin C ，所以A 正确．由n ＝c v 知，v ＝c n
，所以v ＝c sin C ，B 正确．当光从空气进入介质时，频率不变，C 错误．c ＝λf ，那么波长与波速成正比，D 正确． ，介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ折射率为2，那么以下说法中正确是( )
A ．光线a 、b 都不能发生全反射
B ．光线a 、b 都能发生全反射
C ．光线a 发生全反射，光线b 不发生全反射
D ．光线a 不发生全反射，光线b 发生全反射
解析：选C.根据发生全反射条件，光从光密介质射到光疏介质中时．介质Ⅰ对空气Ⅱ来说是光密介质，所以光线a 可能发生全反射，光线在介质Ⅰ中临界角为：sin C ＝1n ＝1
2，C ＝45°.注意题图中光线a 与界
面夹角为30°，而此时入射角为60°>45°，故光线a 能发生全反射，正确选项为C.
，一段横截面为正方形玻璃棒，中间局部弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN 端面中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出．(1)求该玻璃棒折射率．
(2)假设将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时________(填“能〞“不能〞或“无法确定能否〞)发生全反射．
解析：如下图，单色光照射到EF 弧面上时刚好发生全反射，由全反射条件得C ＝45°①
由折射定律得n ＝sin90°sin C
② 联立①②式得n ＝ 2.
答案：(1) 2 (2)能
课时作业
一、选择题
1.以下说法正确是( )
A ．光纤通信利用了激光相干性好特点
B．激光武器利用了激光亮度高特点
C．激光写、读利用了激光亮度高特点
D．激光加工、激光手术利用了激光亮度高特点
解析：选ABD.利用激光相干性进展信息传递，例如利用激光相干性好进展光纤通信；利用激光平行度好进展准确测量与数据采集；利用激光亮度高进展激光切割与焊接．
，属于光全反射现象是( )
A．肥皂泡上彩色条纹
B．雨后天边出现彩虹
C．早晨东方天边出现红色朝霞
D．荷叶上水珠在阳光下晶莹透亮
解析：选D.肥皂泡上彩色条纹属于光干预，雨后彩虹属于光折射，早晨红色朝霞是由于空气散射作用，荷叶上水珠在阳光下晶莹透亮，是由于光线在水珠中发生全反射．D项正确．
3.以下说法正确是( )
A．因为水密度大于酒精细度，所以水是光密介质
B．因为水折射率小于酒精折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中传播速度较大
D．同一束光，在光密介质中传播速度较小
解析：选BD.此题考察对光疏介质与光密介质理解．，，所以水对酒精
来说是光疏介质；由v＝c
n可知，光在光密介质中速度较小．
VCD机、CD机、DVD机或计算机光盘上，就可以读出光盘上记录信息，经过处理后复原成声音与图像，这是利用了激光( )
A．平行度好，可以会聚到很小一点上
B．相干性好，可以很容易形成干预图样
C．亮度高，可以在很短时间内集中很大能量
D．波长短，很容易发生明显衍射现象
解析：选A.激光相干性好，平行度高，容易会聚成一个很小光点，让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机光盘上，传感器把光盘反射光转化为电信号进展处理，复原成声音或图像，选项A正确．计算机光盘刻录同时利用了激光亮度高性质——能产生高温，进展光盘烧制．波长短，很容易发生明显衍射现象这个判断是错误，因为发生明显衍射条件是障碍物或孔尺寸与波长差不多或比波长小，选项D不正确．
5.
自行车尾灯采用了全反射棱镜原理，它虽然本身不能发光，但在夜间骑自行车时，从后面开来汽车发出强光照到尾灯后会有较强光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯由透明介质做成，其外形如下图 .下面说法中正确是( )
A．汽车灯光应从左外表射过来，在尾灯左外表发生全反射
B．汽车灯光应从左外表射过来，在尾灯右外表发生全反射
C．汽车灯光应从右外表射过来，在尾灯右外表发生全反射
D．汽车灯光应从右外表射过来，在尾灯左外表发生全反射
解析：选D.全反射条件是从光密介质进入光疏介质，那么发生全发射必然在尾灯左外表，光从右外表射过来，选项D 正确．
，，在界面上入射角为45°.下面四个光路图中，正确是( )
解析：选A.因为玻璃折射率为n ，所以全反射临界角为C ＝arcsin 1n
＝arcsin 23
.从题图可知入射角α＝45°>C ，故发生全反射． 7.如图为一直角棱镜横截面，∠bac ＝90°，∠abc ＝60°.一平行细光束从O 点沿垂直于bc 面方向射入棱镜．棱镜材料折射率n ＝2，假设不考虑入射光线在bc 面上反射光，那么有光线( )
A ．从ab 面射出
B ．从ac 面射出
C ．从bc 面射出，且与bc 面斜交
D ．从bc 面射出，且与bc 面垂直
解析：选BD.
由全反射条件，sin C ＝1n ＝1
2
，所以C ＝45°. 由几何知识与反射定律、折射定律作出光路图如下图，通过分析计算可以判断：光线在ab 面发生全反射，在ac 面不发生全反射，即既有折射光线，又有反射光线，且其反射光线垂直于bc 面射出． 生全反射临界角分别为θ1、θ2，θ1＞θ2.用n 1、n 2分别表示水对两单色光折射率，v 1、v 2分别表示两单色光在水中传播速度，那么( )
A ．n 1＜n 2，v 1＜v 2
B ．n 1＜n 2，v 1＞v 2
C ．n 1＞n 2，v 1＜v 2
D ．n 1＞n 2，v 1＞v 2
解析：选B.由临界角定义sin C ＝1n
可知，临界角小，折射率大，因为θ1>θ2，所以n 1<n 2，应选项C 、D 是错误．由n ＝c v
知，n 1v 1＝n 2v 2，v 1>v 2，应选项A 错误，B 正确．
P ，发出激光在折射率为n 介质中波长为λ，c 表示光在真空中速度，以下说法中正确是( )
A ．该光在真空中波长为nλ
B ．该光在真空中波长为λn
C ．该光频率为c λ
D ．该光频率为c n λ
解析：选AD.光从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化，对激光也是一样，由于速度变化原因，波长会相应地变化，对同一频率光，它在真空中波长应大于在介质中波长．
，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 左下方．一束白光沿半径方向从A 点射人玻璃砖，在O 点发生反射与折射，折射光在光屏上呈现七色光带．假设入射点由A 向B 缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光强度变化以及光屏上最先消失光分别是( )
A ．减弱，紫光
B ．减弱，红光
C ．增强，紫光
D ．增强，红光
解析：选C.因n 红<n 紫，再由临界角公式sin C ＝1n
可得，C 红>C 紫，因此当增大入射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光入射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐增强，故应选C.
二、非选择题
11.如下图，一根长为L 直光导纤维，它折射率为n .光从它一个端面射入，又从另一端面射出所需最长时间为多少？(设光在真空中速度为c )
解析：由题中条件可知，要使光线从光导纤维一端射入，然后从它另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象．要使光线在光导纤维中经历时间最长，就必须使光线路径最长，即光对光导纤维入射角最小．光导纤维临界角为C ＝arcsin 1n
. 光在光导纤维中传播路程为d ＝L
sin C ＝nL . 光在光导纤维中传播速度为v ＝c n
. 所需最长时间为t max ＝d v ＝nL c n
＝n 2L c
. 答案：n 2L c
12.如下图，在清澈平静水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣景象：
(1)水面外景物(蓝天、白云、树木、房屋)，都呈现在顶角θ°倒立圆锥底面“洞〞内；
(2)“洞〞外是水底镜像；
(3)“洞〞边呈彩色，且七色顺序为内紫外红．试分析上述水下观天奇异现象．
解析：(1)水面外景物射向水面光线，凡入射角0≤i≤90°时，都能折射入水中被人观察到(如下图)．根据折射定律，在i＝90°临界条件下
n＝sin i
sin r
，sin r＝
sin i
n＝
1
n＝sin
C.
因为水临界角C°，所以，倒立圆锥顶角为θ＝2r＝2C°.
(2)水底发出光线，通过水面反射成虚像，也可以在水下观察到，但是由于“洞〞内有很强折射光，所以只有在“洞〞外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成水底镜像．
(3)光线从空气中折射入水中时，要发生色散现象：红光折射率最小，偏向角最小；紫光折射率最大，偏向角最大．因为眼睛感觉光线是沿直线传播，所以从水中看到彩色“洞〞边，是内紫外红(如上图所示)．答案：见解析。