4.5 激光 讲义-2024-2025学年高二上学期物理沪科版（2019）选择性必修第一册

市八中学2022学年选择性必修一学习手册 第四章 光 第五节 激光 课时聚焦 一、激光 （1）发展历程： ① 早在 1916 年，__________就提出了“光可以被放大”这一设想。 ② 直到 1959 年，汤斯等人发表了实现激光的论文。 ③ 1960 年，梅曼发明了世界上第一台激光器。 ④ 1961 年，中国科技人员研制出了我国第一台红宝石激光器。 ⑤ 1964 年，我国著名科学家________受邀为LASER取了“_________”这个贴切的中文名称。 （2）应用：工农业生产、光纤通信、宽带网络、信息处理、医疗卫生、文化教育、科技研究、军事发展等。 二、激光的特性 （1）__________好：常被应用于测距，通信，雷达和制导等方面。 （2）__________好：光的颜色由光在真空中的_________决定，“单色光”的波长范围越小，这种色光的单色性就越_________。常被用于精密测量、精准定位和测速等。 （3）_______好。 （4）_______高，适用于加工各种材料，焊接、打孔、切割等。 【例 1】 下列关于激光特性的应用中，正确的是（ ） A．激光来读取光盘信息，是利用了激光的相干性好 B．医学上用激光做“光刀”来切开皮肤、肿瘤，是利用了激光的能量高的特点 C．利用激光来进行精确的测距，是利用了激光的平行性好 D．通信中用激光来传递信息，是利用了激光的相干性好 【例 2】 下列关于激光的说法正确的是（ ） A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点 B．激光测距利用了激光相干性好的特点 C．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息 D．利用激光方向性好、亮度高的特点，可用激光来当“手术刀” 同步精练 一、选择题 1． 下列关于普通光和激光的特点叙述正确的是（ ） A．前者是相干光，后者是非相干光 B．前者是非相干光，后者是相干光 C．都是相干光 D．都是非相干光 2． 关于激光，下列说法正确的是（ ） A．利用激光的相干性，可以用在雷达上进行精确测距 B．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉 C．激光是人工制造的，不是偏振光 D．利用激光亮度高，可在医学上作“光刀”切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜 3． 激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性（ ） A．亮度高 B．方向性好 C．相干性好 D．抗电磁干扰 4． 如果激光直接照射入的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性将是不可逆的损伤，可能造成眼睛的永久失明。激光对人眼的危害如此之大的原因是（ ） A．单色性好 B．高能量 C．相干性好 D．平行度好 5． 下列激光应用实例的叙述中正确的是（ ） ① 利用激光进行通信； ② 利用激光加工坚硬的材料； ③ 利用激光进行室内照明； ④ 利用激光进行长距离精确测量。 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 6． 让激光照到 VCD 机、CD 机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像，这是利用激光的（ ） A．平行度好，可以会聚到很小的一点上 B．相干性好，可以很容易形成干涉图样 C．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量 D．波长短，很容易发生明显的衍射现象 7． 下列现象不能说明光的波动性的是（ ） A．激光防伪标识 B．彩色肥皂膜 C．小孔成像 D．泊松亮斑 8． X 光激光（频率范围很窄的高强度 X 射线）有着广泛的应用前景，用 X 光激光给细胞“照相”是利用了激光的（ ） A．杀菌作用 B．化学作用 C．波长短 D．能量高 9． 射水鱼通过喷射水柱，能精准地将停留在植物枝叶上的昆虫击落，并大快朵颐。则（ ） A．喷射出的水柱沿直线运动击落昆虫 B．鱼看到昆虫的位置比实际位置略高 C．由于全反射，鱼看昆虫存在视觉盲区 D．由于全反射,昆虫看鱼存在视觉盲区 10． 如图，光束沿 BO 方向从某种介质射向空气，折射光线沿 OA 方向。下列说法正确的是（ ） A．此介质的折射率为 空气 θ1 θ2 介质 A O B B．这束光从介质进入空气后频率会增大 C．这束光从介质进入空气后波长会增大 D．随着入射角 θ2 增大，光线 OA 的强度逐渐增强 11． 下列四个图形中属于圆盘衍射图样的是（ ） 12． 如图，P 是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射 P 时，不能在 P 的另一侧观察到透射光的是（ ） A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成 45° 角振动的光 13． 将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转 180°，在旋转过程中，透过偏振片的光（ ） A．先增强，然后又减弱到零 B．先增强，然后减弱到非零的最小值 C．在整个过程中都增强 D．先增强，再减弱，然后又增强 14． 如图，折射率为 n、半径为 R 的半圆形玻璃砖平放在桌面上，将宽度为 L 的平行单色光垂直于 AC 面射入，要使第 1 次射到圆面上的光能射出玻璃砖，则 L 的最大值为（ ） A． B． C． D． 二、填空题 15． 在白炽灯照射下，从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹，这是光的_________现象；通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，也会看到彩色条纹，这是光的_________现象。 16． 激光可以做成很细的光束，这是利用了激光的_________的性质，激光是________（选填“纵”或“横”）波。在光导纤维中传递信息要比在真空中_________（选填“快”或“慢”）。 17． 如图，甲、乙分别为单缝衍射实验中，两束单色光经过同一实验装置得到的图样，则图_________（选填“甲”或“乙”）对应光的波长较长。欲使图乙中的中央衍射条纹变宽，可以___________缝到屏之间的距离（选填“增大”或“减小”）。甲 乙 18． 某种单色光在一种透明介质中传播速度是 1.5×108 m/s，此介质对该单色光的折射率为_________，这种单色光从此介质中射入真空发生全反射的临界角是___________。 三、计算题 19． 如图，一束单色光由空气射向厚度为 d 的平行玻璃砖，其入射角为 45°，光在前表面的入射点与后表面的出射点之间的水平距离为 s。假设所有的光线只在两水平界面发生折射与反射。 （1）求玻璃砖的折射率 n。 （2）甲同学说：“若增大入射角，则会在前表面发生全反射。”乙同学说：“若增大入射角，则会在后表面发生全反射。”请判断甲、乙同学的说法是否正确，并简要说明原因。 20． 如图，一个玻璃三棱镜的截面为直角三角形 ABC，∠C = 90°，∠B = 60°，现有一束单色光垂直照射到 AB 面上，入射点为 D，三棱镜对该单色光的折射率 n = 。D B A C （1）判断单色光能否从 BC 面上射出； （2）求单色光在 AC 面的折射光线和反射光线间的夹角 θ。 2 2 学科网（北京）股份有限公司 $$市八中学2022学年选择性必修一学习手册 第四章 光 第五节 激光 Comment by fanjing: 本节课内容不多，主要作为一节本章习题课 课时聚焦 一、激光 Comment by fj: （1）① 爱因斯坦 ⑤ 钱学森，激光 （1）发展历程： ① 早在 1916 年，__________就提出了“光可以被放大”这一设想。 ② 直到 1959 年，汤斯等人发表了实现激光的论文。 ③ 1960 年，梅曼发明了世界上第一台激光器。 ④ 1961 年，中国科技人员研制出了我国第一台红宝石激光器。 ⑤ 1964 年，我国著名科学家________受邀为LASER取了“_________”这个贴切的中文名称。 （2）应用：工农业生产、光纤通信、宽带网络、信息处理、医疗卫生、文化教育、科技研究、军事发展等。 二、激光的特性 Comment by fj: （1）方向性 （2）单色性，波长，好 （3）相干性 （4）亮度 （1）__________好：常被应用于测距，通信，雷达和制导等方面。 （2）__________好：光的颜色由光在真空中的_________决定，“单色光”的波长范围越小，这种色光的单色性就越_________。常被用于精密测量、精准定位和测速等。 （3）_______好。 （4）_______高，适用于加工各种材料，焊接、打孔、切割等。 【例 1】 下列关于激光特性的应用中，正确的是（ ） Comment by fj: BCD A．激光来读取光盘信息，是利用了激光的相干性好 B．医学上用激光做“光刀”来切开皮肤、肿瘤，是利用了激光的能量高的特点 C．利用激光来进行精确的测距，是利用了激光的平行性好 D．通信中用激光来传递信息，是利用了激光的相干性好 【例 2】 下列关于激光的说法正确的是（ ） A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点 B．激光测距利用了激光相干性好的特点 C．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息 D．利用激光方向性好、亮度高的特点，可用激光来当“手术刀” 同步精练 Comment by fanjing: 习题并没有按照难度排序，而是本章知识的学习顺序 一、选择题 1． 下列关于普通光和激光的特点叙述正确的是（ ） Comment by fj: B A．前者是相干光，后者是非相干光 B．前者是非相干光，后者是相干光 C．都是相干光 D．都是非相干光 2． 关于激光，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: D A．利用激光的相干性，可以用在雷达上进行精确测距 B．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉 C．激光是人工制造的，不是偏振光 D．利用激光亮度高，可在医学上作“光刀”切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜 3． 激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性（ ） Comment by fj: C A．亮度高 B．方向性好 C．相干性好 D．抗电磁干扰 4． 如果激光直接照射入的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性将是不可逆的损伤，可能造成眼睛的永久失明。激光对人眼的危害如此之大的原因是（ ） Comment by fj: B A．单色性好 B．高能量 C．相干性好 D．平行度好 5． 下列激光应用实例的叙述中正确的是（ ） Comment by fj: B ① 利用激光进行通信； ② 利用激光加工坚硬的材料； ③ 利用激光进行室内照明； ④ 利用激光进行长距离精确测量。 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 6． 让激光照到 VCD 机、CD 机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像，这是利用激光的（ ） Comment by fj: A A．平行度好，可以会聚到很小的一点上 B．相干性好，可以很容易形成干涉图样 C．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量 D．波长短，很容易发生明显的衍射现象 7． 下列现象不能说明光的波动性的是（ ） Comment by fj: C A．激光防伪标识 B．彩色肥皂膜 C．小孔成像 D．泊松亮斑 8． X 光激光（频率范围很窄的高强度 X 射线）有着广泛的应用前景，用 X 光激光给细胞“照相”是利用了激光的（ ） Comment by fj: C A．杀菌作用 B．化学作用 C．波长短 D．能量高 9． 射水鱼通过喷射水柱，能精准地将停留在植物枝叶上的昆虫击落，并大快朵颐。则（ ） Comment by fj: D A．喷射出的水柱沿直线运动击落昆虫 B．鱼看到昆虫的位置比实际位置略高 C．由于全反射，鱼看昆虫存在视觉盲区 D．由于全反射,昆虫看鱼存在视觉盲区 10． 如图，光束沿 BO 方向从某种介质射向空气，折射光线沿 OA 方向。下列说法正确的是（ ） Comment by fj: C A．此介质的折射率为 空气 θ1 θ2 介质 A O B B．这束光从介质进入空气后频率会增大 C．这束光从介质进入空气后波长会增大 D．随着入射角 θ2 增大，光线 OA 的强度逐渐增强 11． 下列四个图形中属于圆盘衍射图样的是（ ） Comment by fj: B 12． 如图，P 是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射 P 时，不能在 P 的另一侧观察到透射光的是（ ） Comment by fj: C A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成 45° 角振动的光 13． 将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转 180°，在旋转过程中，透过偏振片的光（ ） A．先增强，然后又减弱到零 B．先增强，然后减弱到非零的最小值 C．在整个过程中都增强 D．先增强，再减弱，然后又增强 14． 如图，折射率为 n、半径为 R 的半圆形玻璃砖平放在桌面上，将宽度为 L 的平行单色光垂直于 AC 面射入，要使第 1 次射到圆面上的光能射出玻璃砖，则 L 的最大值为（ ） Comment by fj: B 类似于第二节作业9 A． B． C． D． 二、填空题 15． 在白炽灯照射下，从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹，这是光的_________现象；通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，也会看到彩色条纹，这是光的_________现象。 Comment by fj: 干涉，衍射 16． 激光可以做成很细的光束，这是利用了激光的_________的性质，激光是________（选填“纵”或“横”）波。在光导纤维中传递信息要比在真空中_________（选填“快”或“慢”）。 Comment by fj: 方向性好，横，慢 17． 如图，甲、乙分别为单缝衍射实验中，两束单色光经过同一实验装置得到的图样，则图_________（选填“甲”或“乙”）对应光的波长较长。欲使图乙中的中央衍射条纹变宽，可以___________缝到屏之间的距离（选填“增大”或“减小”）。 Comment by fj: 甲，增大甲 乙 18． 某种单色光在一种透明介质中传播速度是 1.5×108 m/s，此介质对该单色光的折射率为_________，这种单色光从此介质中射入真空发生全反射的临界角是___________。 Comment by fj: 2，30° 三、计算题 19． 如图，一束单色光由空气射向厚度为 d 的平行玻璃砖，其入射角为 45°，光在前表面的入射点与后表面的出射点之间的水平距离为 s。假设所有的光线只在两水平界面发生折射与反射。 Comment by fj: （1）n = （2）甲、乙同学的说法都不正确。因为发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质时才有可能发生，所以即使增大入射角，光也不会在玻璃砖的前表面发生全反射。另外，光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角的正弦值为 sinC = 光在后表面的入射角的正弦值 sinr = < （其中 i 为折射角），所以 r < C，即使增大入射角，光在后表面的入射角也不可能大于全反射的临界角，所以也不可能发生全反射。类似于P102/5 （1）求玻璃砖的折射率 n。 （2）甲同学说：“若增大入射角，则会在前表面发生全反射。”乙同学说：“若增大入射角，则会在后表面发生全反射。”请判断甲、乙同学的说法是否正确，并简要说明原因。 20． 如图，一个玻璃三棱镜的截面为直角三角形 ABC，∠C = 90°，∠B = 60°，现有一束单色光垂直照射到 AB 面上，入射点为 D，三棱镜对该单色光的折射率 n = 。 Comment by fj: （1）光在 BC 面发生全反射，不能从 BC 面射出。 （2）θ = 90°D B A C （1）判断单色光能否从 BC 面上射出； （2）求单色光在 AC 面的折射光线和反射光线间的夹角 θ。 2 2 学科网（北京）股份有限公司 $$