高中物理 第十三章 光 8 激光課后訓(xùn)練 新人教版選修3-41
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高中物理 第十三章 光 8 激光課后訓(xùn)練 新人教版選修3-41
激光
基礎(chǔ)鞏固
1.在演示雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)時(shí),常用激光做光源,這主要是應(yīng)用激光的( )
A.亮度高 B.平行性好
C.單色性好 D.波動(dòng)性好
2.激光火箭的體積小,卻可以裝載更大、更重的衛(wèi)星或飛船。激光由地面激光站或空間激光動(dòng)力衛(wèi)星提供,通過一套裝置,像手電筒一樣,讓激光束射入火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室,使推進(jìn)劑受熱而急劇膨脹,于是形成一股高溫高壓的燃?xì)饬?,以極高的速度噴出,產(chǎn)生巨大的推力,把衛(wèi)星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的( )
A.單色性好 B.平行度好
C.高能量 D.相干性好
3.根據(jù)激光亮度高、能量集中的特點(diǎn),在醫(yī)學(xué)上可以利用激光( )
A.殺菌消毒 B.切除腫瘤
C.透視人體 D.“焊接”剝落的視網(wǎng)膜
4.關(guān)于激光與自然光,下列說法正確的是( )
A.激光是只含一種頻率的光,而自然光是含有各種頻率的光,所以激光的相干性好
B.自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的,而激光是人工產(chǎn)生的,所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的
C.激光和自然光都具有相同的電磁本質(zhì),它們都是電磁波
D.相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別
5.一激光機(jī)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λ,c表示光在真空中的速度,下列說法中正確的是( )
A.該光在真空中的波長為nλ
B.該光在真空中的波長為
C.該光的頻率為
D.該光的頻率為
能力提升
6.2003年3月1日,美軍空投傳單,向伊軍宣傳說,美國利用衛(wèi)星可以將地面狀況看得一清二楚,而伊方稱,已在首都布滿了對空激光炮,試問:在戰(zhàn)爭爆發(fā)時(shí),伊方欲用激光器擊毀觀測到位于地平線上方的空間站,則應(yīng)將激光器( )
A.瞄高些
B.瞄低些
C.沿視線直接瞄準(zhǔn)
D.若激光束是紅色,而空間站是藍(lán)色的,則應(yīng)瞄高些
7.激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù),它應(yīng)用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫,待測物體的速度與二次曝光時(shí)間間隔的乘積等于雙縫間距。實(shí)驗(yàn)中可測得二次曝光時(shí)間間隔Δt、雙縫到屏之距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δx。若所用激光波長為λ,則該實(shí)驗(yàn)確定物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式是( )
A.v= B.v=
C.v= D.v=
8.一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為f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Δf(也稱頻率寬度)。讓單色光照射到薄膜表面,一部分從前表面反射回來(這部分稱為甲光),其余的進(jìn)入薄膜內(nèi)部,其中的一小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(shí)間Δt,理論和實(shí)踐都證明,能觀察到明顯的干涉現(xiàn)象的條件是:Δt的最大值Δtm與Δf的乘積近似等于1,即只有滿足ΔtΔf=1,才會(huì)觀察到明顯的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。
已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光f=4.321014 Hz,它的頻率寬度Δf=8.0109 Hz。讓這束單色光由空氣斜射到折射率n= 的薄膜表面,射入時(shí)與薄膜表面成45角,如圖所示。
(1)求從O點(diǎn)射入薄膜中的光線的傳播速率。
(2)估算在如圖所示的情景下,能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的薄膜的最大厚度dm。
參考答案
1. 答案:C 點(diǎn)撥:頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉,激光的單色性好,頻率單一,通過雙縫時(shí)能夠得到兩束相干光,故C正確。
2. 答案:BC 點(diǎn)撥:激光的平行度好且高能量,可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量,這樣可以給火箭提供高能量。
3. 答案:BD 點(diǎn)撥:利用激光亮度高、能量集中的特點(diǎn)可以在醫(yī)學(xué)上“焊接”剝落的視網(wǎng)膜,當(dāng)作“光刀”切除腫瘤。
4. 答案:CD 點(diǎn)撥:激光的頻率也有一定的范圍,不能錯(cuò)誤地理解激光單色性好的含義,所有的光都是由物質(zhì)的原子發(fā)射的,故A、B錯(cuò)誤。
5. 答案:AD 點(diǎn)撥:光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),頻率不會(huì)發(fā)生變化,對激光也是一樣;由n=和v=fλ得f=,所以λ空==nλ。
6. 答案:C 點(diǎn)撥:根據(jù)光路可逆,沿瞄準(zhǔn)方向發(fā)射激光,由激光的平行度很高且光速很快可知應(yīng)當(dāng)瞄準(zhǔn)。
7. 答案:B 點(diǎn)撥:雙縫干涉條紋間距Δx=,又d=vΔt,故選B。
8. 答案:(1)2.12108 m/s (2)1.1510-2 m
點(diǎn)撥:(1)設(shè)從O點(diǎn)射入薄膜中的光線的折射角為r,根據(jù)折射定律有n=,所以折射角為r=arcsin()=arcsin=30。光在薄膜中的傳播速率v==2.12108 m/s。
(2)光在薄膜中經(jīng)過的路程s=,光通過薄膜所用時(shí)間Δt=,當(dāng)Δt取最大值時(shí),對應(yīng)的薄膜厚度最大。又因?yàn)棣Δf=1,所以,解出dm==1.1510-2 m。