《第十二講 激光及其應(yīng)用》試卷及答案-高中物理拓展型課程II-華東師大版-2024-2025學(xué)年

《第十二講激光及其應(yīng)用》試卷(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、激光作為一種重要的光源，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，其中不屬于激光特點(diǎn)的是（）。A.單色性好B.方向性好C.亮度高D.能量密度低2、在激光通訊中，激光作為一種載波，其頻率與光波頻率的關(guān)系是（）。A.激光頻率低于光波頻率B.激光頻率高于光波頻率C.激光頻率與光波頻率相同D.激光頻率與光波頻率無關(guān)3、激光在以下哪個(gè)領(lǐng)域不是其主要應(yīng)用？A.光纖通信B.激光切割C.激光武器D.激光美容4、以下關(guān)于激光的特點(diǎn)，錯(cuò)誤的是：A.單色性好B.相干性好C.方向性好D.功率密度高5、激光的主要特性之一是相干性好，以下關(guān)于激光相干性的描述，正確的是：A.激光的相干性是指激光光波的相位一致性差B.激光的相干性是指激光光波的頻率和波長一致性差C.激光的相干性是指激光光波的相位一致性很好D.激光的相干性是指激光光波的強(qiáng)度一致性差6、在激光應(yīng)用中，以下哪項(xiàng)不是激光切割金屬的主要優(yōu)點(diǎn)？A.切割速度快B.切割精度高C.切割成本低D.切割過程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)小7、下列關(guān)于激光的描述，正確的是（）A.激光是一種普通的光，只是亮度更高B.激光具有單色性好、方向性好、亮度高、相干性好等特點(diǎn)C.激光只能用于通信和醫(yī)療領(lǐng)域D.激光在日常生活中沒有實(shí)際應(yīng)用二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、以下關(guān)于激光的描述正確的是：A.激光具有單色性好、方向性好、亮度高的特點(diǎn)B.激光的頻率可以通過改變激光器的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)C.激光可以用于光纖通信、醫(yī)學(xué)治療等領(lǐng)域D.激光的波長范圍非常有限，只能在特定的波長范圍內(nèi)使用2、以下關(guān)于激光在醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用描述正確的是：A.激光可以用于眼科手術(shù)，如激光角膜磨鑲術(shù)B.激光可以用于皮膚美容，如激光脫毛C.激光可以用于治療癌癥，如激光手術(shù)切除腫瘤D.激光在醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用僅限于皮膚美容和眼科手術(shù)3、激光技術(shù)在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，以下關(guān)于激光應(yīng)用的描述中，正確的是（）A.激光手術(shù)刀可以精確切割人體組織，減少出血量B.激光電視利用了激光的高方向性，實(shí)現(xiàn)更清晰的圖像傳輸C.激光打印機(jī)通過激光束掃描，將圖像信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)D.激光測距儀利用激光的相干性，能夠精確測量距離三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：激光技術(shù)在現(xiàn)代科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，以下是對(duì)激光應(yīng)用場景的描述，請判斷這些描述中哪些是正確的，并簡要說明理由。描述A：激光可以用于光纖通信，通過激光的傳輸可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸。描述B：激光可以用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如激光手術(shù)刀可以精確切割人體組織。描述C：激光可以用于農(nóng)業(yè)，通過激光照射可以促進(jìn)植物生長。描述D：激光可以用于氣象觀測，通過激光雷達(dá)可以探測大氣中的污染物。第二題：激光束在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。請分析以下三種激光應(yīng)用場景，并說明其原理及實(shí)際應(yīng)用。（1）在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光用于眼科手術(shù)，如激光角膜切削術(shù)（LASIK）。請簡述激光角膜切削術(shù)的原理，并說明激光在手術(shù)中的作用。（2）在工業(yè)制造中，激光用于金屬切割。請解釋激光切割金屬的原理，并說明為什么激光切割具有高效、精確的優(yōu)點(diǎn)。（3）在通信領(lǐng)域，激光用于光纖通信。請說明光纖通信中激光的作用，并解釋為什么光纖通信比傳統(tǒng)銅線通信具有更高的帶寬和更遠(yuǎn)的傳輸距離。第三題：激光技術(shù)在光學(xué)通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。以下是一段關(guān)于光纖通信中激光應(yīng)用的技術(shù)描述，請根據(jù)描述回答問題。“在光纖通信中，激光作為載波信號(hào)，通過光纖進(jìn)行傳輸。激光發(fā)射器產(chǎn)生的激光束經(jīng)過調(diào)制后，被送入光纖。光纖中的激光信號(hào)在傳輸過程中會(huì)遇到損耗，為了提高通信質(zhì)量，通常在光纖中引入光放大器。光放大器可以增強(qiáng)光信號(hào)的強(qiáng)度，從而減少信號(hào)衰減，提高通信距離。”請回答以下問題：（1）光纖通信中，激光作為載波信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？（2）為什么在光纖通信中需要引入光放大器？（3）簡述光放大器在光纖通信中的作用。第四題：請簡述激光的基本特性和產(chǎn)生原理。第五題：一束激光以一定的入射角射向一個(gè)反射率為50%的平面鏡，求激光束在反射過程中，每次反射后其光強(qiáng)衰減至原光強(qiáng)的1/16所需次數(shù)?！兜谑v激光及其應(yīng)用》試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、激光作為一種重要的光源，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，其中不屬于激光特點(diǎn)的是（）。A.單色性好B.方向性好C.亮度高D.能量密度低答案：D解析：激光具有單色性好、方向性好、亮度高和能量密度高這幾個(gè)特點(diǎn)，而選項(xiàng)D中的“能量密度低”與激光的特點(diǎn)不符。因此，答案選D。2、在激光通訊中，激光作為一種載波，其頻率與光波頻率的關(guān)系是（）。A.激光頻率低于光波頻率B.激光頻率高于光波頻率C.激光頻率與光波頻率相同D.激光頻率與光波頻率無關(guān)答案：C解析：在激光通訊中，激光作為載波，其頻率與光波頻率是相同的。因此，答案選C。3、激光在以下哪個(gè)領(lǐng)域不是其主要應(yīng)用？A.光纖通信B.激光切割C.激光武器D.激光美容答案：D解析：激光的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括光纖通信、激光切割、激光武器、激光打印等。而激光美容雖然也是激光應(yīng)用的一部分，但不是其主要應(yīng)用領(lǐng)域，因此選D。4、以下關(guān)于激光的特點(diǎn)，錯(cuò)誤的是：A.單色性好B.相干性好C.方向性好D.功率密度高答案：B解析：激光具有單色性好、方向性好、功率密度高的特點(diǎn)，但“相干性好”這一說法不夠準(zhǔn)確。激光確實(shí)具有很高的相干性，但相干性并不是其最顯著的特點(diǎn)，因此選B。正確的表述應(yīng)該是激光的相干性非常好。5、激光的主要特性之一是相干性好，以下關(guān)于激光相干性的描述，正確的是：A.激光的相干性是指激光光波的相位一致性差B.激光的相干性是指激光光波的頻率和波長一致性差C.激光的相干性是指激光光波的相位一致性很好D.激光的相干性是指激光光波的強(qiáng)度一致性差答案：C解析：激光的相干性是指激光光波的相位一致性很好。這意味著激光的光波在空間和時(shí)間上保持一致的相位關(guān)系，這是激光能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的基礎(chǔ)。因此，選項(xiàng)C是正確的。6、在激光應(yīng)用中，以下哪項(xiàng)不是激光切割金屬的主要優(yōu)點(diǎn)？A.切割速度快B.切割精度高C.切割成本低D.切割過程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)小答案：C解析：激光切割金屬的主要優(yōu)點(diǎn)包括切割速度快、切割精度高以及切割過程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)小。盡管激光切割的設(shè)備投資較高，但它并不直接降低切割成本。因此，選項(xiàng)C不是激光切割金屬的主要優(yōu)點(diǎn)。7、下列關(guān)于激光的描述，正確的是（）A.激光是一種普通的光，只是亮度更高B.激光具有單色性好、方向性好、亮度高、相干性好等特點(diǎn)C.激光只能用于通信和醫(yī)療領(lǐng)域D.激光在日常生活中沒有實(shí)際應(yīng)用答案：B解析：激光（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）是一種通過受激輻射產(chǎn)生的光，具有單色性好（波長單一）、方向性好（傳播方向性強(qiáng)）、亮度高、相干性好等特點(diǎn)。因此，選項(xiàng)B正確。選項(xiàng)A錯(cuò)誤，因?yàn)榧す獠⒉皇瞧胀ü?；選項(xiàng)C和D也錯(cuò)誤，因?yàn)榧す庠诙鄠€(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如通信、醫(yī)療、科研、軍事等。二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、以下關(guān)于激光的描述正確的是：A.激光具有單色性好、方向性好、亮度高的特點(diǎn)B.激光的頻率可以通過改變激光器的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)C.激光可以用于光纖通信、醫(yī)學(xué)治療等領(lǐng)域D.激光的波長范圍非常有限，只能在特定的波長范圍內(nèi)使用答案：ABCD解析：激光具有單色性好、方向性好、亮度高的特點(diǎn)，這是激光的基本特性，所以A選項(xiàng)正確。激光的頻率可以通過改變激光器的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，例如通過改變介質(zhì)中的原子或分子的能級(jí)，所以B選項(xiàng)正確。激光可以用于光纖通信、醫(yī)學(xué)治療等領(lǐng)域，這是激光的重要應(yīng)用，所以C選項(xiàng)正確。激光的波長范圍雖然有限，但是已經(jīng)涵蓋了從紫外到紅外等多個(gè)波段，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。2、以下關(guān)于激光在醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用描述正確的是：A.激光可以用于眼科手術(shù)，如激光角膜磨鑲術(shù)B.激光可以用于皮膚美容，如激光脫毛C.激光可以用于治療癌癥，如激光手術(shù)切除腫瘤D.激光在醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用僅限于皮膚美容和眼科手術(shù)答案：ABC解析：激光在醫(yī)學(xué)治療中有著廣泛的應(yīng)用。A選項(xiàng)提到激光可以用于眼科手術(shù)，如激光角膜磨鑲術(shù)，這是正確的。B選項(xiàng)提到激光可以用于皮膚美容，如激光脫毛，這也是正確的。C選項(xiàng)提到激光可以用于治療癌癥，如激光手術(shù)切除腫瘤，這也是正確的。D選項(xiàng)錯(cuò)誤，因?yàn)榧す庠卺t(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用不僅限于皮膚美容和眼科手術(shù)。3、激光技術(shù)在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，以下關(guān)于激光應(yīng)用的描述中，正確的是（）A.激光手術(shù)刀可以精確切割人體組織，減少出血量B.激光電視利用了激光的高方向性，實(shí)現(xiàn)更清晰的圖像傳輸C.激光打印機(jī)通過激光束掃描，將圖像信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)D.激光測距儀利用激光的相干性，能夠精確測量距離答案：A、D解析：A項(xiàng)正確，激光手術(shù)刀利用激光的高能聚焦特性，可以在不損傷周圍組織的情況下精確切割人體組織，減少出血量。B項(xiàng)錯(cuò)誤，激光電視實(shí)際上使用的是LED背光技術(shù)，而非激光技術(shù)。C項(xiàng)錯(cuò)誤，激光打印機(jī)通過激光束掃描，將圖像信息轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)，再通過感光鼓吸附墨粉，最終形成打印圖案，并不涉及電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。D項(xiàng)正確，激光測距儀利用激光的相干性，能夠產(chǎn)生單一波長的光束，從而實(shí)現(xiàn)精確的測量。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：激光技術(shù)在現(xiàn)代科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，以下是對(duì)激光應(yīng)用場景的描述，請判斷這些描述中哪些是正確的，并簡要說明理由。描述A：激光可以用于光纖通信，通過激光的傳輸可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸。描述B：激光可以用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如激光手術(shù)刀可以精確切割人體組織。描述C：激光可以用于農(nóng)業(yè)，通過激光照射可以促進(jìn)植物生長。描述D：激光可以用于氣象觀測，通過激光雷達(dá)可以探測大氣中的污染物。答案：正確描述：A、B、D解析：A項(xiàng)正確，激光具有良好的方向性和高亮度，能夠有效地在光纖中傳輸，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，是現(xiàn)代通信技術(shù)的重要組成部分。B項(xiàng)正確，激光手術(shù)刀利用激光的高能量集中和精確控制特性，可以精確切割人體組織，減少出血，提高手術(shù)精度。C項(xiàng)錯(cuò)誤，雖然激光技術(shù)可以用于促進(jìn)植物生長的研究，但直接通過激光照射來促進(jìn)植物生長并不是其主要應(yīng)用。激光在農(nóng)業(yè)上的主要應(yīng)用是用于檢測作物、土壤分析和病蟲害防治等。D項(xiàng)正確，激光雷達(dá)（LIDAR）利用激光脈沖測量距離，可以精確探測大氣中的污染物，是氣象觀測和環(huán)境保護(hù)的重要技術(shù)手段。第二題：激光束在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。請分析以下三種激光應(yīng)用場景，并說明其原理及實(shí)際應(yīng)用。（1）在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光用于眼科手術(shù)，如激光角膜切削術(shù)（LASIK）。請簡述激光角膜切削術(shù)的原理，并說明激光在手術(shù)中的作用。（2）在工業(yè)制造中，激光用于金屬切割。請解釋激光切割金屬的原理，并說明為什么激光切割具有高效、精確的優(yōu)點(diǎn)。（3）在通信領(lǐng)域，激光用于光纖通信。請說明光纖通信中激光的作用，并解釋為什么光纖通信比傳統(tǒng)銅線通信具有更高的帶寬和更遠(yuǎn)的傳輸距離。答案：（1）激光角膜切削術(shù)原理：激光角膜切削術(shù)是通過使用高能激光束對(duì)角膜組織進(jìn)行精確切割，以達(dá)到改變角膜曲率，從而矯正近視、遠(yuǎn)視或散光的目的。手術(shù)中，激光器發(fā)出的激光束被聚焦到角膜表面，通過精確控制激光脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，可以精確地去除角膜表面的微小組織，從而改變角膜的形狀。激光在手術(shù)中的作用：激光在手術(shù)中起到了精確切割和微調(diào)角膜形狀的作用，它能夠提供非常精確的切割，避免傳統(tǒng)手術(shù)刀的震動(dòng)和出血，同時(shí)減少了術(shù)后恢復(fù)時(shí)間和并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。（2）激光切割金屬原理：激光切割金屬是利用高能激光束的熱效應(yīng)，將金屬表面迅速加熱至熔化狀態(tài)，然后通過壓縮空氣或其他氣體吹走熔化的金屬，形成切口。激光切割的優(yōu)點(diǎn)：激光切割具有高效、精確的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榧す馐梢跃劢沟椒浅Ｐ〉狞c(diǎn)，切割速度極快，且切割邊緣光滑，不會(huì)對(duì)周圍材料產(chǎn)生熱影響，從而減少變形和熱損傷。（3）光纖通信中激光的作用：在光纖通信中，激光作為光信號(hào)源，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過光纖傳輸。激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、相干性好等特點(diǎn)，能夠在光纖中傳播較長的距離，同時(shí)保持信號(hào)的高質(zhì)量。光纖通信比傳統(tǒng)銅線通信具有更高的帶寬和更遠(yuǎn)的傳輸距離，原因在于光纖材料對(duì)光信號(hào)的損耗非常小，且光纖通信系統(tǒng)可以采用波分復(fù)用技術(shù)，將多個(gè)不同波長的光信號(hào)同時(shí)傳輸，大大提高了通信的容量。第三題：激光技術(shù)在光學(xué)通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。以下是一段關(guān)于光纖通信中激光應(yīng)用的技術(shù)描述，請根據(jù)描述回答問題?！霸诠饫w通信中，激光作為載波信號(hào)，通過光纖進(jìn)行傳輸。激光發(fā)射器產(chǎn)生的激光束經(jīng)過調(diào)制后，被送入光纖。光纖中的激光信號(hào)在傳輸過程中會(huì)遇到損耗，為了提高通信質(zhì)量，通常在光纖中引入光放大器。光放大器可以增強(qiáng)光信號(hào)的強(qiáng)度，從而減少信號(hào)衰減，提高通信距離。”請回答以下問題：（1）光纖通信中，激光作為載波信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？（2）為什么在光纖通信中需要引入光放大器？（3）簡述光放大器在光纖通信中的作用。答案：（1）激光作為載波信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)是：頻率高，波長窄：激光具有很高的頻率，波長非常窄，這使得激光能夠攜帶更多的信息，提高通信容量。相干性好：激光具有很好的相干性，這使得光信號(hào)在傳輸過程中不易受到干擾，提高了通信的穩(wěn)定性。（2）在光纖通信中需要引入光放大器的原因是：光纖傳輸損耗大：光纖在傳輸過程中會(huì)有信號(hào)衰減，引入光放大器可以補(bǔ)償這部分損耗，延長通信距離。提高通信效率：光放大器可以增強(qiáng)光信號(hào)強(qiáng)度，使得通信系統(tǒng)在更高的功率下工作，提高通信效率。（3）光放大器在光纖通信中的作用是：補(bǔ)償光纖傳輸損耗：光放大器可以增強(qiáng)光信號(hào)強(qiáng)度，減少信號(hào)衰減，提