4.5光的衍射 课时作业（Word解析版）

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册
4.5光的衍射
课时作业（解析版）
1．下列属于光的衍射现象的是(
)
A．
B．
C．
D．
2．一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是
A．圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象
B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象
C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象
D．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象
3．下列几个光现象中，属于衍射现象的是（
）
A．水中的气泡看起来特别明亮
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带
C．在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹
D．通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹
4．下列现象属于折射现象的是（　　）
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．白光经过三棱镜得到彩色图样
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹
5．下列现象中，属于光的衍射现象的是
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．拍摄玻璃橱窗内的展品时，在镜头前加装一元件，可以有效阻挡玻璃的反射光进入相机镜头
6．如图，某同学用激光器作为光源，在不透光的挡板上开一条窄缝，进行光的衍射实验。在光屏上观察到的图样可能是图中的（　　）
A．
B．
C．
D．
7．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．
8．在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现彩色条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
9．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（　　）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
10．若甲、乙两束单色光，经过同一单缝后的衍射图样如甲、乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变窄，条纹亮度也变暗
B．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，条纹亮度也变亮
C．在同一介质中传播，甲光比乙光的传播速度小
D．甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是甲光
11．雨后的空气中有一水滴，太阳光射入后先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图所示，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是（　　）
A．遇到同样的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射
B．当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮
C．a光线是紫光，b光线是红光
D．a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间短
12．关于下列四图，以下说法正确的是(　　)．
A．甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样
B．在乙漫画中，由于光的折射，鱼的实际位置比人看到的要深一些
C．丙图为一束含有红光、紫光的复色光c，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心O点射出，分为a、b两束光，则用同一装置做双缝干涉实验时，用a光要比用b光条纹间距更大
D．丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是60°
13．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示。激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则（　　）
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
14．下列说法正确的是（
）
A．光的衍射现象是光波相互叠加的结果，光的衍射现象说明了光具有波动性
B．用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光的波长越长，衍射现象越显著
C．光的衍射现象和干涉现象否定了光的直线传播的结论
D．在太阳光照射下，肥皂泡呈现彩色，这是光的衍射现象
E.在城市交通中，用红灯表示禁止通行，这是因为红光更容易生衍射
15．下列说法正确的是（
）
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
C．向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法熟称“彩超”
D．狭义相对论表明物体运动时的质量总是要小于其静止时的质量
E.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射
16．如图所示，a、b两束单色光通过半圆形玻璃砖从圆心O点出射。保持入射光的方向不变，让半圆形玻璃砖绕O点逆时针级慢转动，当转过角时，a光出射光消失；当转过角时，b光出射光消失，已知＜。下列说法正确的是（　　）
A．a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率
B．a、b两束光在介质中的光速之比为
C．通过同一狭缝时，a光的衍射现象更明显
D．分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
17．衍射光栅
（1）构成：由许多_______的狭缝_______地排列起来形成的光学元件
（2）增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变_______，亮度_______
（3）种类：_______和_______
18．两列振动方向、___________及其他振动情况相同的波叠加后将发生干涉现象。而波能绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射，能观察到明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸与___________相比差不多或更小。
19．在观察光的衍射现象的实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将如何变化 该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律。在什么情况下光才可视为直线传播
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．A
【解析】
A图中单色光通过狭缝后产生衍射现象；B是光的干涉现象；C是薄膜干涉；D是光的色散；故选A.
2．B
【详解】
光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故B正确；故选B．
3．D
【详解】
A．水中的气泡看起来特别明亮属于光的全反射，故A不符合题意；
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带属于光的色散，故B不符合题意；
C．在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹属于薄膜干涉，故C不符合题意；
D．通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹属于单缝衍射，故D符合题意。
故选D。
4．C
【详解】
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样是光的干涉现象，选项A错误；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的干涉现象，选项B错误；
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的折射现象，选项C正确；
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，选项D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
A.
雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故A错误；
B.
通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故B正确；
CD.
光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，其作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度，故C、D错误。
6．D
【详解】
因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄
故选D。
7．B
【详解】
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。
8．D
【详解】
A．白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故A错误；
B．用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B错误；
C．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错误；
D．紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
A．“一叶障目”说明光沿直线传播，A错误；
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像，B正确；
C．“海市蜃楼”说明光能发生折射，C错误；
D．波的传播过程中质点不沿波速方向随波迁移，D错误。
故选B。
10．C
【详解】
AB．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，因为通过的光变少，所以亮度变暗。AB错误；
C．甲、乙两束单色光，经过同一单缝后乙光的中央亮条纹较宽，说明乙光波长较长，则在同一介质中乙光的折射率较小，根据
可知，甲光比乙光的传播速度小。C正确；
D．乙光的折射率较小，根据
所以乙光的临界角较大，则甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是乙光。D错误。
故选C。
11．D
【详解】
AC．、两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，光的折射角大于光，根据折射定律可知，光的折射率小于光，所以是红光，是紫光，光的波长大于光，遇到同样的障碍物时，光更容易发生明显的衍射现象，故A、C错误；
B．当光线在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B错误；
D．令太阳光在水滴表面发生折射现象时，光的折射角为，光的折射角为，则球形水滴的半径为，所以a光在水滴中的传播路径长为
光在水滴中传播的路径长为
因为，所以有
又因为光在介质中的传播速度为
因为，所以
光在水滴中的传播时间为
所以光在水滴中的传播时间比光在水滴中的传播时间短，故D正确；
故选D。
12．B
【解析】
中央条纹宽，是单缝衍射的图样．故A错误．光从空气射入水中发生折射时，入射角大于折射角，鱼的实际位置比人看到的要深．故B正确．紫光的折射率比红光大，相同入射角，当光从玻璃射入空气时，紫光的折射角大，a光束是紫光，b光束是红光．红光的波长长，干涉条纹间距大．故C错误．光从玻璃射入空气里时入射角小于折射角，故其入射角是30°．故D错误；故选B．
13．BD
【详解】
AB．光绕过障碍物偏离直线传播的现象叫光的衍射，故A错误，B正确；
CD．当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小的时候，衍射现象才会明显，障碍物或孔的尺寸越小，衍射现象越明显，屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了，故C错误，D正确。
故选BD。
14．ABE
【解析】
【详解】
A．光的衍射现象是光波相互叠加的结果，光的衍射现象说明了光具有波动性，故A正确；
B．单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光波越长，则衍射现象越显著，故B正确；
C．光的衍射现象和干涉现象，说明光的波动性，但没有否定了光的直线传播的结论，故C错误；
D．太阳光照射下，肥皂泡呈现彩色，这是光的干涉现象，故D错误；
E．用红灯表示禁止通行，这是因为红光更容易产生衍射，照射更远的地方，故E正确。
故选ABE。
【点睛】
考查光的干涉与衍射区别，掌握衍射与明显衍射条件不同，当只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象．
15．BCE
【分析】
简谐运动的动力学条件是F=-kx；光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散；彩超利用多普勒效应原理；根据相对论分析静止质量和运动质量的关系；泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃种的气泡看起来特别明亮是光的全反射．
【详解】
简谐运动的动力学条件是：F=-kx；即回复力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置；故A错误；多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进入分解，故B正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故C正确；当由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故D错误．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射，故E正确．故选BCE．
【点睛】
考查简谐运动的回复力与位移的关系，掌握多普勒效应原理，理解干涉、衍射及折射对复合光的分解的原理，认识运动的质量与静止的质量的关系，关键要熟悉教材，牢记这些基本概念和基本规律．
16．AB
【详解】
A．由于a光的临界角小于b光临界角，根据
a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率，故A正确；
B．由于
而
所以
故B正确；
C．由于a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率，a光的波长小于b光的波长，通过同一狭缝时，b光的衍射现象更明显，故C错误；
D．a光的波长小于b光的波长，根据
分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。
故选AB。
17．等宽
等距离
窄
增加
透射光栅
反射光栅
【详解】
略
18．频率
波长
【详解】
[1]两列振动方向、频率及其他振动情况相同的波叠加后将发生干涉现象；
[2]而波能绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射，能观察到明显衍射现象的条件是障碍物（或小孔、狭缝等）的尺寸与波长相差不多或比波长小。
19．减小；光的波长比障碍物小得多
【详解】
保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将减小；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。
20．先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗
【详解】
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。