4.5 激光（重难点专练）物理沪科版选择性必修第一册

**基本信息** 以激光三大特点（相干性、平行度、亮度）为核心，通过表格系统梳理性质与应用，结合选择、填空及实验题型实现知识迁移与应用拓展，培养物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |知识梳理|1表格|表格归纳三大特点的性质及应用|特点→性质→应用的递进，构建完整概念-原理-应用链条| |题型应用|12题（选择10/填空1/实验1）|通过实例辨析特点与应用的对应关系|结合科技案例（如光纤通信、激光手术）考查知识迁移，强化科学态度与责任|

4.5 激光（题型突破） 题型01 激光 ▌题型01 激光 1．激光的特点及应用 特点 性质 应用 相干 性强 激光具有 频率　相同、 相位差　恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信 平行 度好 激光的 平行度　非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 精确的测距；提供目标指引；读取光盘上记录的信息等 亮度高 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的 能量　 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀” 激光的亮度高，是因为它能把巨大的能量高度集中地辐射出来。例如，一台功率为10 MW的氦氖激光器，能产生比太阳光亮度高几千倍的光。 1．我国近期在真空紫外激光（属于紫外线）、6G光通信、ABF晶体等领域连续取得世界级突破。下列说法正确的是（     ） A．真空紫外激光频率比可见光频率低 B．光的偏振现象说明光是纵波，激光的高方向性是偏振造成的 C．光纤通信利用光的折射进行信号传输，光纤内芯折射率小于外套折射率 D．若ABF晶体对某光的折射率为1.6，则该光由该晶体射向真空时发生全反射的临界角小于45° 【答案】D 【详解】A．电磁波谱中紫外线频率高于可见光，真空紫外激光属于紫外线，因此其频率高于可见光，A错误； B．偏振是横波特有的性质，光的偏振现象说明光是横波，B错误； C．光纤通信利用光的全反射传输信号，全反射的必要条件是光从光密介质射入光疏介质，因此光纤内芯折射率大于外套折射率，C错误； D．光从介质射向真空时，全反射临界角满足公式 代入得，而，因此，D正确。 故选D。 2．关于光的相关现象，下列说法中正确的是（　　） A．不同色光由同一介质射向空气时，波长越短发生全反射时临界角越大 B．检测工件平整度是利用了光的折射原理 C．泊松亮斑是属于圆孔衍射的特有现象 D．激光可以读取光盘信息主要是因为激光的平行度高 【答案】D 【详解】A．全反射临界角公式为 ，其中 为介质折射率。折射率 与光波长成反比，故波长越短时 越大， 越小，临界角 越小，A错误； B．检测工件平整度通常利用光的干涉现象（如干涉条纹判断表面平整度），折射是光在介质界面偏折的现象，与平整度检测无关，B错误； C．泊松亮斑是光遇到不透明圆盘时产生的衍射现象（菲涅耳衍射），属于圆盘衍射的特有现象，而非圆孔衍射，C错误； D．激光读取光盘信息主要利用其平行度高（光束发散角小），可聚焦成极小光斑，从而高分辨率识别光盘上的微小结构（如凹坑信息等），D正确。 故选D。 3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（　　） A．立体电影利用了光的衍射现象 B．自行车尾灯利用了光的色散原理 C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振 D．激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息 【答案】D 【详解】A．立体电影利用的是光的偏振现象，不是衍射，故A错误； B．自行车尾灯利用的是光的全反射原理，不是色散，故B错误； C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉，不是偏振，故C错误； D．激光全息照片利用光的干涉记录物体三维图像信息，故D正确。 故选D。 4．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所某科研团队通过飞秒（）激光技术实现了金属表面超疏水稳定性能的提高，同时显著提升了金属表面防腐能力。超疏水是自然界中常见的一种现象。荷叶能“出淤泥而不染”就与植物表面的超疏水性有关。已知真空中光的传播速度，下列说法正确的是（　　） A．真空中，激光在1fs内传播的距离为 B．只要振荡电路的频率足够高，就能产生激光 C．金属表面的超疏水性是因为金属对水是浸润的 D．水滴到荷叶表面迅速形成水珠，此时水珠表面水分子间距比水珠内部水分子间距更小 【答案】A 【详解】A．空中，激光在1fs内传播的距离为 故A正确； B．激光的产生需要特定的物理条件，振荡电路的频率足够高，不一定能产生激光，故B错误； C．金属表面的超疏水性是因为金属对水是不浸润的，故C错误； D．水滴到荷叶表面迅速形成水珠，此时水珠表面水分子间距比水珠内部水分子间距更大，这是由于液体表面张力作用导致的，故D错误。 故选A。 二、多选题 5．某同学在研究光的波动特性与现代光学应用时，结合教材实验和科技案例进行了如下探究，下列说法正确的是（　　） A．用游标卡尺两测量爪形成的狭缝观察线状日光灯时，狭缝越窄，中央亮纹越宽 B．为消除橱窗玻璃表面反射光对拍摄的干扰，在照相机镜头前加装偏振片，可过滤掉玻璃表面反射的偏振光，这一技术利用了光的偏振现象，能让橱窗内的景物成像更清晰 C．泊松亮斑是光绕过不透光小圆盘发生衍射的结果，圆盘阴影中心的亮斑无法用“光沿直线传播”的微粒说解释，是证明光具有波动性的关键实验证据 D．激光冷却原子技术中，科学家利用激光的光子与原子发生动量交换，实现对原子运动的减速这一应用主要体现了光的波动性 【答案】ABC 【详解】A．用极窄狭缝观察线状日光灯属于单缝衍射现象，根据单缝衍射图样规律可知减小狭缝宽度时，中央亮纹越宽，故A正确； B．玻璃表面反射光为偏振光，在相机镜头前加装偏振片，通过调整偏振片透振方向与反射光偏振方向垂直，可过滤掉反射偏振光，从而减弱反光干扰，让橱窗内的景物成像更清晰，这是光的偏振现象的典型应用，故B正确； C．泊松亮斑是光绕过不透光小圆盘发生圆盘衍射的结果，圆盘阴影中心出现亮斑，这一现象无法用“光沿直线传播”的微粒说解释，是证明光具有波动性的关键实验证据，故C正确； D．激光冷却原子技术中，光子与原子发生动量交换实现减速，体现了光的粒子性（光子具有动量，与实物粒子发生碰撞交换动量），而非波动性，故D错误。 故选ABC。 6．关于激光与自然光，下列说法正确的是（　　） A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好 B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的 C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的 D．相干性好是激光与普通光的根本区别 【答案】ACD 【详解】A．激光单色性好，激光发射的各个光子频率相同，激光相干性好，因为受激辐射的光子在相位上一致，故A正确； B．激光是原子受激辐射产生的，同样由物质的原子发射，故B错误； C．自然光由原子自发跃迁产生，激光由受激辐射产生，但均源于原子跃迁，故C正确； D．激光与普通光的根本区别在于其高相干性，故D正确。 故选ACD。 7．准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗。用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦。关于这个治疗，以下说法中正确的是（　　） A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体 B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术 C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复 D．激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好 【答案】AB 【详解】A．激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果。人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体。当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼，故A正确； BD．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术，故B正确，D错误； C．激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上，故C错误。 故选AB。 8．激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　） A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．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 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 【答案】AD 【详解】A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确； B．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，故B错误； C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误； D．医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，故D正确。 故选AD。 9．我国的新能源汽车智能技术日臻完美，各类车载雷达能在“感知”到可能的危险时，通过汽车智能组件的快速运算并采取应对措施，大大提高了汽车的安全性，有关车载雷达系统同时发出的激光和超声波信号，下列说法正确的是（　　） A．激光是横波，超声波是纵波 B．激光是纵波，超声波是横波 C．激光与超声波都能在真空中传播 D．激光能在真空中传播，超声波必须在介质中才能传播 【答案】AD 【详解】AB．车载雷达系统发出的激光是横波，超声波信号是纵波，故A正确，B错误； CD．激光可以在真空中传播，而超声波不能在真空中传播，必须在介质中才能传播，故C错误，D正确。 故选AD。 10．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（　　） A．单色性好 B．方向性好 C．高能量 D．相干性好 【答案】BC 【详解】由于激光站与卫星可能相隔很远，为了减少能量损失，必须使激光具有很好的平行度，同时使用激光的高能量特性。 故选BC。 三、知识点填空题 11．激光的特点及应用 特点 应用 相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性 干涉、衍射实验；光纤通信 平行度：激光的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的__________ 激光__________；提供目标指引 亮度：激光的亮度很高，它可以在很小的__________和很短的__________内集中很大的__________ 用激光束切割、焊接、打孔；医学上可以用激光做“光刀”等 【答案】 强度 测距 空间 时间 能量 【详解】[1][2]激光平行度好，传播很远距离还能保持一定的强度；利用该特性可以进行激光测距，也可以做目标指引。 [3][4][5]激光亮度高，可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，因此可以用来切割、焊接、打孔，医学上用作激光 “光刀”。 四、实验题 12．某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。 (1)如图甲所示，将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上，打开光源，调整光路，此过程中应避免激光直接射入眼睛，因为激光具有__________（填“亮度高”或“相干性好”）的特点。 (2)调整光路后，各器件位置如图甲所示，双缝到光传感器的距离______cm。 (3)连接光传感器至计算机，得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm，则条纹间距_______mm（保留两位有效数字）。 (4)利用公式_______________（用、和表示），某同学计算得该激光的波长为，此波长的光为电磁波中的__________（填“红外线”“可见光”或“紫外线”）。 【答案】(1)亮度高 (2)31.25（31.23~31.27） (3)0.40 (4) 可见光 【详解】（1）激光的亮度高特点使它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，如果直接射入眼睛会对眼睛造成不可逆转的伤害。 （2）根据题图甲可知，双缝所在位置为 光传感器所在的位置为 因此双缝到光传感器的距离 （3）根据题图乙可知，区域有6个条纹间距，则条纹间距 （4）[1]根据双缝干涉条纹间距公式 得 [2]波长在可见光波段，因此此波长的光为电磁波中的可见光。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.5 激光（题型突破） 题型01 激光 ▌题型01 激光 1．激光的特点及应用 特点 性质 应用 相干 性强 激光具有 频率　相同、 相位差　恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信 平行 度好 激光的 平行度　非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 精确的测距；提供目标指引；读取光盘上记录的信息等 亮度高 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的 能量　 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀” 激光的亮度高，是因为它能把巨大的能量高度集中地辐射出来。例如，一台功率为10 MW的氦氖激光器，能产生比太阳光亮度高几千倍的光。 1．我国近期在真空紫外激光（属于紫外线）、6G光通信、ABF晶体等领域连续取得世界级突破。下列说法正确的是（     ） A．真空紫外激光频率比可见光频率低 B．光的偏振现象说明光是纵波，激光的高方向性是偏振造成的 C．光纤通信利用光的折射进行信号传输，光纤内芯折射率小于外套折射率 D．若ABF晶体对某光的折射率为1.6，则该光由该晶体射向真空时发生全反射的临界角小于45° 2．关于光的相关现象，下列说法中正确的是（　　） A．不同色光由同一介质射向空气时，波长越短发生全反射时临界角越大 B．检测工件平整度是利用了光的折射原理 C．泊松亮斑是属于圆孔衍射的特有现象 D．激光可以读取光盘信息主要是因为激光的平行度高 3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（　　） A．立体电影利用了光的衍射现象 B．自行车尾灯利用了光的色散原理 C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振 D．激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息 4．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所某科研团队通过飞秒（）激光技术实现了金属表面超疏水稳定性能的提高，同时显著提升了金属表面防腐能力。超疏水是自然界中常见的一种现象。荷叶能“出淤泥而不染”就与植物表面的超疏水性有关。已知真空中光的传播速度，下列说法正确的是（　　） A．真空中，激光在1fs内传播的距离为 B．只要振荡电路的频率足够高，就能产生激光 C．金属表面的超疏水性是因为金属对水是浸润的 D．水滴到荷叶表面迅速形成水珠，此时水珠表面水分子间距比水珠内部水分子间距更小 二、多选题 5．某同学在研究光的波动特性与现代光学应用时，结合教材实验和科技案例进行了如下探究，下列说法正确的是（　　） A．用游标卡尺两测量爪形成的狭缝观察线状日光灯时，狭缝越窄，中央亮纹越宽 B．为消除橱窗玻璃表面反射光对拍摄的干扰，在照相机镜头前加装偏振片，可过滤掉玻璃表面反射的偏振光，这一技术利用了光的偏振现象，能让橱窗内的景物成像更清晰 C．泊松亮斑是光绕过不透光小圆盘发生衍射的结果，圆盘阴影中心的亮斑无法用“光沿直线传播”的微粒说解释，是证明光具有波动性的关键实验证据 D．激光冷却原子技术中，科学家利用激光的光子与原子发生动量交换，实现对原子运动的减速这一应用主要体现了光的波动性 6．关于激光与自然光，下列说法正确的是（　　） A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好 B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的 C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的 D．相干性好是激光与普通光的根本区别 7．准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗。用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦。关于这个治疗，以下说法中正确的是（　　） A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体 B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术 C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复 D．激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好 8．激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　） A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．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 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 9．我国的新能源汽车智能技术日臻完美，各类车载雷达能在“感知”到可能的危险时，通过汽车智能组件的快速运算并采取应对措施，大大提高了汽车的安全性，有关车载雷达系统同时发出的激光和超声波信号，下列说法正确的是（　　） A．激光是横波，超声波是纵波 B．激光是纵波，超声波是横波 C．激光与超声波都能在真空中传播 D．激光能在真空中传播，超声波必须在介质中才能传播 10．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（　　） A．单色性好 B．方向性好 C．高能量 D．相干性好 三、知识点填空题 11．激光的特点及应用 特点 应用 相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性 干涉、衍射实验；光纤通信 平行度：激光的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的__________ 激光__________；提供目标指引 亮度：激光的亮度很高，它可以在很小的__________和很短的__________内集中很大的__________ 用激光束切割、焊接、打孔；医学上可以用激光做“光刀”等 四、实验题 12．某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。 (1)如图甲所示，将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上，打开光源，调整光路，此过程中应避免激光直接射入眼睛，因为激光具有__________（填“亮度高”或“相干性好”）的特点。 (2)调整光路后，各器件位置如图甲所示，双缝到光传感器的距离______cm。 (3)连接光传感器至计算机，得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm，则条纹间距_______mm（保留两位有效数字）。 (4)利用公式_______________（用、和表示），某同学计算得该激光的波长为，此波长的光为电磁波中的__________（填“红外线”“可见光”或“紫外线”）。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $