4.5 光的衍射 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册(word含答案)

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名称 4.5 光的衍射 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册(word含答案)
格式 docx
文件大小 448.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-08-17 06:22:40

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文档简介

2021-2022年高二物理选择性必修第一册同步课时作业训练
4.5 光的衍射
一、单选题。本大题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.单色光通过双缝产生干涉现象,同种单色光通过单缝产生衍射现象,在光屏上都得到明暗相间的条纹,比较这两种条纹(  )
A.干涉、衍射条纹间距都是均匀的
B.干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C.干涉条纹间距不均匀,衍射条纹间距均匀
D.干涉条纹间距均匀,衍射条纹间距不均匀
2.如图所示,双缝干涉实验装置中,屏上一点false到双缝的距离之差为false,若用单色光false照射双缝时,发现false点正好是从屏中间false算起的第四条暗条纹,换用单色光false照射双缝时,发现false点正好是从屏中间false算起的第三条亮条纹,则下列说法正确的是( )
A.单色光false的频率大于单色光false的频率
B.单色光false的波长小于单色光false的波长
C.单色光false的相邻亮条纹间的距离小于单色光false的相邻亮条纹间的距离
D.用单色光false和false在同一单缝衍射的装置上做实验,在缝宽不变的情况下,单色光false更容易发生明显衍射
3.下列关于波的干涉和衍射说法正确的是(  )
A.在干涉现象中,振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B.光的干涉和衍射都是光波叠加的结果
C.只有当障碍物或孔的尺寸可以跟波长相比,甚至比光的波长还小时,才能产生光的衍射现象
D.用单色光做双缝干涉实验时,将双缝中某一缝挡住,屏上不再出现亮、暗相间的条纹, 而是一片亮斑
4.如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及绿光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)。在下面的四幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是(  )
A.黄绿红紫 B.黄紫红绿 C.红紫黄绿 D.红绿黄紫
5.如图所示,某同学使用激光器作光源,在不透光的挡板上开一条宽为false的窄缝,利用光屏观察光的衍射现象,则他在光屏上看到的条纹是(B、C、D中黑色表示亮纹)(  )
A.B.C.D.
6.在日常生活中我们经常会发现,交通信号灯、安全指示灯、雾灯、施工警示灯等基本上都是红色的信号灯,这除了红色容易引起人们的视觉反应外,还有一个重要原因是(  )
A.红光比其他色光更容易发生衍射 B.红光比其他色光更容易发生干涉
C.红光比其他色光频率更高 D.红光比其他色光的折射率更小
7.让烛光照射到一块遮光板上,板上有一个可自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时,则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)(  )
A.三角形光斑 倒立的烛焰 明暗相间的圆环
B.三角形光斑 圆形光斑 倒立的烛焰
C.倒立的烛焰 圆形光斑 明暗相间的圆环
D.三角形光斑 明暗相间的圆环 倒立的烛焰
8.如图,a表示单缝,b表示双缝,用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝,在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹(图中阴影表示亮条纹),则(  )
A.图c表示单缝衍射条纹,图d表示双缝干涉条纹
B.单缝S越宽,越容易观察到对应的明暗条纹
C.双缝间距离越小,对应条纹间距越大
D.照射双缝的单色光波长越短,对应条纹间距越大
9.沿x轴正方向传播的一列横波t=0时刻的波形如图所示,其波速为200 m/s,下列说法正确的是(  )
A.从t=0时刻开始,质点b比质点a先到达平衡位置
B.从t=0时刻开始,经0.01 s质点a通过的路程为0.2 m
C.从t=0时刻开始,经0.01 s质点a沿x轴正方向传播了2 m
D.若该波传播过程中遇到宽约3 m的障碍物,能发生明显的衍射现象
10.下面四种现象中,不是由光的衍射现象造成的有(  )
A.通过游标卡尺观察两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹
B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑
C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子
D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环
二、多选题。本大题共3小题,每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11.下列说法正确的是(  )
A.波的衍射现象必须具备一定的条件,否则不可能发生衍射现象
B.要观察到水波明显的衍射现象,必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C.波长越长的波,越容易发生明显的衍射现象
D.只有波才有衍射现象
12.对衍射现象的定性分析,正确的是(  )
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象
B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论
E.衍射现象说明光是一种横波
13.如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样,则(  )
A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大
B.在真空中a、b两光传播速度相同
C.从真空射入同种介质发生全反射时,a光全反射临界角小
D.从同种介质射入真空发生全反射时,a光全反射临界角小
E.在相同的条件下,b光比a光更容易产生明显的衍射现象
三、填空题。本大题共4小题。
14.如图所示两种条纹中,图_______所示是双缝干涉条纹,图_______所示是单缝衍射条纹.
15.如图所示,将激光笔发出的激光水平射向凹透镜中心,经过凹透镜扩束后,变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上,用光屏在小钢珠后方接收图像,屏上出现的图样如右图,这是光的____图样,该实验说明光具有____.
16.如图所示,是由一束单色光分别通过两个圆孔而形成的图像,其中图(a)是光的_________(选填“干涉”或“衍射”)图像.由此可以判断出图(a)所对应的圆孔的孔径__________(选填“大于”或“小于”)图(b)所对应的圆孔的孔径.

17.光通过狭缝,当缝较宽时观察到__________,当缝较窄时观察到__________,在不透明的圆板阴影中心有一亮斑,就是著名的__________亮斑,这也是光的__________现象,它说明了光沿直线传播只是一种__________规律,当____________________时就不再沿直线传播了.
四、解答题。本大题共3小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
18.在挡板上安装一个宽度可以调节的狭缝,缝后放一个光屏。用平行单色光照射狭缝,当缝的宽度较小时,我们会从光屏上看到衍射条纹。此时,如果进一步调小狭缝的宽度,所看到的衍射条纹有什么变化?做这个实验,看你的判断是否正确。也可以用游标卡尺两个卡脚之间的缝隙做单缝,用眼睛通过这个单缝观察线状光源。
19.如图所示,让太阳光通过窗上的小孔射进漆黑的室内,并落在光滑的反射面(如玻璃、瓷碗、镀铬器件或涂有油漆的门窗等)上。这时,着眼并迎着反射方向看去,不但能看到反射面上的白点(太阳虚像),同时还能看到在它的两旁出现一排对称的彩带。眼缝越细,这种现象越显著。请分析原因。
20.在学习了光的衍射现象后,徐飞回家后自己设置了一个小实验。在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏,在圆孔从较大调至完全闭合的过程中,他在屏上看到什么现象?
参考答案
1.D
【解析】根据干涉和衍射现象可知干涉条纹间距相同,而衍射条纹间距不均匀,中央亮条纹最宽。
故选D。
2.D
【解析】ABC.由题意可知,单色光A照射双缝时条纹间距较小,根据false可知单色光A的波长较小,频率较大,选项ABC错误;
D.因单色光B的波长较大,则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验,在缝宽不变的情况下,单色光B更容易发生明显衍射,选项D正确。
故选D。
3.B
【解析】A.在干涉现象中,振动加强点的位移总比减弱点的振幅要大,但其位移时刻在变化,所以位移不一定比减弱点的位移要大,故A错误;
B.光的干涉与衍射都遵循光波的叠加原理,故B正确;
C.当障碍物或孔的尺寸可以跟光波相比,甚至比光的波长还小时,才能明显地产生光的衍射现象,故C错误;
D.将双缝中某一缝挡住,光经过单缝后发生衍射,屏上出现间距不等的衍射条纹,故D错误。
故选B。
4.C
【解析】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,故a、c两个是双缝干涉现象,根据双缝干涉条纹间距false 可以知道波长λ越大,Δx越大,故a是红光,c是黄光;单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,故b、d是单缝衍射图样,b为紫光的单缝衍射图样,d为绿光单缝衍射图样;故从左向右依次是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、黄光(双缝干涉)和绿光(单缝衍射)。
故选C。
5.B
【解析】根据单缝衍射图样的特点可知,衍射条纹与单缝平行,且条纹中间宽、两边窄,亮度逐渐减弱。
故选B。
6.A
【解析】红光相对其他色光而言,波长长,易发生衍射,即使在雨雾天人们在较远处也能看到红灯。
故选A。
7.A
【解析】当三角形孔较大时,屏上出现一个三角形光斑,如图甲所示,随着三角形缓慢地收缩,光斑逐渐变小;当三角形孔小到一定程度时,屏上会出现倒立的烛焰,即小孔成像,如图乙所示;继续使三角形孔缓慢收缩,可以观察到小孔衍射图样;当孔闭合时,屏上就会一片黑暗。
故选A。
8.C
【解析】A.根据单缝衍射条纹间距不等,而双缝干涉条纹间距相等,则有图c表示双缝干涉条纹,图d表示单缝衍射条纹,故A错误;
B.根据明显的衍射现象条件可知,当单缝S越窄时,相干性越强,越容易观察到对应的明暗条纹,故B错误;
CD.在波的干涉中,干涉条纹的间距false,由公式可得,条纹间距与波长、缝屏之间的距离成正比,与双缝间的距离d成反比,故C正确,D错误。
故选C。
9.D
【解析】A.由题图可知,t=0时刻质点b正向下运动,故a比b先到达平衡位置,A错误;
B.根据题图像知波长λ=4 m,则波的周期为
T=false=0.02 s
经过0.01 s恰好为半个周期,质点a运动的路程为振幅的2倍,即路程为0.4 m,B错误;
C.波在传播过程中质点不随波迁移,C错误;
D.发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸接近或小于波长,D正确;
故选D。
10.C
【解析】A.通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹,是光的衍射;故A正确,不符合题意;
B.不透光圆片后面阴影中心出现一个亮斑,即泊松亮斑,是光的衍射;故B正确,不符合题意;
C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子,电线的直径要比光的波长大很多,根本不能发生明显的衍射现象,地面上不留下电线的影子是因为光源比较大,障碍物比较小,在地面上形成伪本影区,故C错误,符合题意;
D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,这是光的衍射,故C正确,不符合题意。
故选C。
11.CD
【解析】衍射是波特有的现象,即任何波都会发生衍射现象,只不过存在明显与不明显的差别而已,只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时,才会观察到明显的衍射现象。
故选CD。
12.ABC
【解析】ABC.衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象,衍射条纹是波的叠加的结果,干涉、衍射是一切波所具有的特性,故ABC正确;
D.光的直线传播只是近似的,只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下,光才被看作是沿直线传播的,所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,故D错误;
E.一切波都可以发生衍射现象,光的衍射不能说明光是横波,故E错误。
故选ABC。
13.BDE
【解析】A.根据题图可知,b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距。由双缝干涉条纹间距公式
Δx=falseλ
可知,b光的波长比a光的大。由
λ=false
可知,b光的频率比a光的小,则在同种介质中,b光的折射率小于a光,根据
n=false
可知,在介质中,a光的传播速度比b光的小,选项A错误;
B.在真空中a、b两光传播速度相同,均为光速,选项B正确;
C.从真空射入同种介质不会发生全反射,选项C错误;
D.由介质射入真空发生全反射的临界角公式
sinC=false
可知,a光折射率较大,从同种介质射入真空发生全反射时a光全反射临界角小,选项D正确;
E.由于b光的波长比a光的大,根据发生明显衍射现象的条件可知,在相同的条件下,b光比a光更容易产生明显的衍射现象,选项E正确;
故选BDE。
14.(b) (a)
【解析】[1]干涉条纹为等间距等宽度的条纹,故图(b)为干涉条纹;
[2]衍射条纹为中间宽,两边窄的不等间距条纹,故图(a)为单缝衍射条纹。
15.衍射 波动性
【解析】[1][2]由题意可知,变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上,用光屏在小钢珠后方接收图象,屏上出现的图样:中心有亮点,说明光线已偏离原来的直线方向传播,说明发生了光的衍射现象,光的衍射现象说明光具有波动性.
【名师点睛】
光偏离原来的直线方向,继续向前传播,这是光的衍射现象,光的衍射现象说明光具有波动性.
16.衍射 小于
【解析】[1]图(a)是明暗相间不等间距的圆环,是光的衍射现象;
[2]图(b)出现亮斑,是因为孔径较大,光沿直线传播.所以图(a)所对应的圆孔的孔径小于图(b)所对应的圆孔的孔径。
17.直线传播 衍射现象 泊松 衍射 近似 障碍物或孔的尺寸较小
【解析】[1]光通过狭缝,当缝较宽时观察到直线传播;
[2]由衍射条件可知,当障碍物的尺寸与波长相差不多或小得多时,能发生明显衍射,所以当缝较窄时观察到衍射现象;
[3][4][5][6]在不透明的圆板阴影中心有一亮斑,就是著名的泊松亮斑,这也是光的衍射现象,它说明了光沿直线传播只是一种近似规律,当障碍物或孔的尺寸较小时能发生衍射现象,这时就不再沿直线传播了
18.调小狭缝的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
【解析】单色光的波长一定,当光经过狹缝时发生衍射,继越小,衍射现象越明显,所以调小狭继的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
故答案为:调小狭缝的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
19.这是一种光的单缝衍射现象,光通过眼缝时产生衍射现象,不同色光衍射条纹间距不同,因此,可以看到一排对称的彩带,眼缝越细,衍射现象越显著,这种效应越显著。
【解析】这是一种光的单缝衍射现象,光通过眼缝时产生衍射现象,不同色光衍射条纹间距不同,因此,可以看到一排对称的彩带,眼缝越细,衍射现象越显著,这种效应越显著。
20.先是圆形亮区,再是明暗相间的圆形亮环,最后完全黑暗
【解析】在圆孔由大到小调节过程中,当孔较大时,光沿直线传播,在屏上得到圆形亮斑;当孔的直径减小到与光波的波长相近时,产生明显的衍射现象,屏上将出现明暗相间的亮环,当孔继续减小到完全闭合时,没有光到达屏上,屏上完全黑暗。