5　光的衍射练习2021-2022学年物理选择性必修第一册人教版2019（Word含解析）

第四章　光
5　光的衍射
基础过关练
题组一　对光的衍射的理解
1.下列对衍射现象的定性分析,不正确的是 (　　)
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象
B.光的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沿直线传播的结论
2.(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是 (　　)
A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变大,衍射条纹间距变宽
C.换用频率较小的光照射,衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
3.(多选)关于光的衍射现象,下列说法正确的是 (　　)
A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
C.光照到不透明的小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
D.光照到较大圆孔上出现边缘模糊的大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射
4.我们经常看到路边施工处挂有红色的灯,除了红色光容易引起人们的视觉反应外,这样做的另一个重要的原因是 (　　)
A.红光比其他可见光更容易发生衍射
B.红光比其他可见光更容易发生干涉
C.红光比其他可见光频率更大
D.红光比其他可见光更容易发生反射
5.(2019上海奉贤高三下质量调研测试)如图所示为观察光的衍射现象的装置,让激光束通过一个狭缝,观察到光屏上出现衍射图样。现保持狭缝到光屏的距离不变,微微减小狭缝的宽度,则再观察到的条纹是 (　　)
A.间距相等的更窄条纹
B.间距相等的更宽条纹
C.间距不等的更窄条纹
D.间距不等的更宽条纹
题组二　光的衍射和光的干涉的比较
6.关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是 (　　)
A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理
B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的
C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点
D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
7.某同学使用激光器作光源,在不透光的挡板上开一条宽为0.05 mm的窄缝,进行光的衍射实验,如图所示,则他在光屏上看到的条纹可能是 (　　)
8.一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝,红光透过双缝后,在墙上呈现明暗相间的条纹,若将其中一个窄缝挡住,在墙上可以观察到 (　　)
A.光源的像
B.一片红光
C.仍有条纹,但宽度发生了变化
D.条纹宽度与原来条纹相同,但亮度减弱
9.(多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时,用激光比用普通光源效果更好,图像更清晰。如图甲所示,如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。则 (　　)
A.做单缝衍射实验时,光强分布图如乙所示
B.做单缝衍射实验时,光强分布图如丙所示
C.做双缝干涉实验时,光强分布图如乙所示
D.做双缝干涉实验时,光强分布图如丙所示
能力提升练
题组一　对光的衍射现象的理解
1.(2020天津六校联考,改编,)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.医院手术室使用无影灯
2.(2021广西钦州四中高二上月考,)日出和日落时太阳看起来特别红,这是由于 (　　)
A.光的色散　　　　　　　　　　B.光的全反射
C.光的折射　　　　　　　　　　D.红光的波长长
3.(2020河北唐山一中高二下期中,)(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象,发生沙尘暴时能见度只有十几米,天空变黄发暗,这是由于这种情况下 (　　)
A.只有波长较短的一部分光才能到达地面
B.只有波长较长的一部分光才能到达地面
C.只有频率较大的一部分光才能到达地面
D.只有频率较小的一部分光才能到达地面
4.(2020辽宁名校联盟高二下期末,改编,)下列说法不正确的是 (　　)
A.图1为检验工件平整度的装置,利用了薄膜干涉的原理
B.图2为光照射不透明小圆板得到的衍射图样
C.图3中沙漠蜃景属于光的全反射现象,其产生的原因是沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大
D.图4的原理和照相机镜头表面加上增透膜的原理是不同的
5.(2020河北石家庄高二下月考,)(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素的化学结构时,研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射的方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验时,下列说法正确的是 (　　)
A.将入射光由可见光换成X射线,衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄
C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变窄
E.衍射条纹的中央条纹最宽
6.(2021山东高三名校模拟,)(多选)如图(a)所示为单缝衍射示意图,图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样,则 (　　)
A.在同种均匀介质中,甲光的波长较长
B.在同种均匀介质中,甲光的传播速度更大
C.用同一装置做双缝干涉实验时,在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D.当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时,有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
7.(2020江苏泰州高二下期中,)使太阳光垂直照射到一块遮光板上,板上有可以自由收缩的正方形孔,孔的后面放置一个光屏,在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中,光屏上依次可以看到几种不同的现象,试把下列现象依次排列:　　　　。
A.圆形光斑　　　　　　　　　　B.明暗相间的彩色条纹
C.变暗消失　　　　　　　　　　D.正方形光斑
E.正方形光斑由大变小
题组二　光的衍射和干涉的比较
8.(2020重庆八中高三下月考,)(多选)如图所示的4种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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)。则 (　　)
A.属于衍射图样的是a和c
B.属于干涉图样的是a和c
C.a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大
D.从左到右的a、b、c、d四幅图对应的色光的顺序是红光、紫光、蓝光、黄光
9.(2021山东师范大学附中高三上期中,)一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面,经下表面反射从玻璃砖上表面射出,光线分为a、b两束,如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
B.在真空中遇到障碍物时,b光更容易产生明显的衍射现象
C.增大空气一侧的入射角,a光先消失
D.在真空中用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距
答案全解全析
基础过关练
1.D　光的衍射是光在传播过程中能绕过障碍物继续向前传播的现象,说明光已偏离直线传播方向,但没有否定光沿直线传播的结论,为光的波动说提供了有力的证据,故A、C说法正确,D说法错误;衍射条纹图样是光波相互叠加的结果,故B说法正确。
2.ACD　在单缝衍射实验中,当单缝宽度一定时,光波波长越长,频率越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距越宽,而黄光的波长比绿光的波长长,故A、C正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越宽,B错误;当光的波长一定、单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,D正确。
3.AC　单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹,白光的单缝衍射图样是彩色直条纹,故A对,B错;光照到不透明的小圆盘上,出现泊松亮斑,是衍射现象,故C对;光的衍射现象只有明显与不明显之分,大光斑的边缘模糊,正是光的衍射造成的,故D错。
4.A　红光的波长较长,频率较小,比其他可见光更容易发生衍射,更易被观察到,故选A。
5.D　在观察光的衍射现象实验中,保持狭缝到光屏的距离不变,屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大,则减小狭缝的宽度,再观察到的条纹是间距不等的更宽条纹,选D。
6.D　从成因分析,光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果,两者都能说明光具有波动性,故A、C错,D正确。从条纹特点看,虽然条纹宽度、间距有所不同,但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明(与单色光的颜色相同)暗相间的,白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的,故B错。
7.B　衍射条纹与单缝平行,且中间宽、两边窄,故B正确,A、C、D错误。
8.C　双缝干涉图样是明暗相间的条纹,条纹等宽等间距;若将其中一个缝挡住,将发生单缝衍射,中央条纹明亮且宽大,越向两侧条纹宽度越小且越暗,故A、B、D错误,C正确。
9.AD　根据双缝干涉条纹和单缝衍射条纹特点知,做单缝衍射实验时,光强分布图如乙所示,做双缝干涉实验时,光强分布图如丙所示,故B、C错误,A、D正确。
能力提升练
1.B　雨过天晴时,在天空常出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的,A错误;通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹,属于单缝衍射,B正确;照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,即增透膜,增透膜利用的是光的干涉,故C错误;医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播,故D错误。
2.D　可见光中,红光的波长最长,最容易发生衍射现象。太阳东升和西沉时,阳光通过比较厚的空气层,射到地面来的红光最多,因此太阳看起来呈红色。故选D。
3.BD　波长较短的光容易被障碍物挡住不能到达地面,波长较长的光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面,故A错误,B正确;波长越长的光其频率越小,所以频率较小的光能到达地面,故C错误,D正确。故选B、D。
4.D　图1中利用了薄膜干涉的原理,同一明条纹处空气膜的厚度相同,由弯曲的条纹可知,P处被检查平面左边的空气膜厚度与其右边的空气膜厚度相同,知P处凹陷,而Q处被检查平面右边的空气膜厚度与其左边的空气膜厚度相同,知Q处凸起,故A正确;图2为光线照射不透明小圆板得到的衍射图样,泊松亮斑,故B正确;沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大,从远处物体射向地面的光先折射后发生全反射形成沙漠蜃景,故C正确;肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象,照相机镜头表面加上增透膜是利用薄膜干涉,它们的原理相同,故D错误。本题要求选不正确的,故选D。
5.ACE　将入射光由可见光换成X射线,波长变小,衍射条纹间距变窄,A正确;使单缝宽度变小,衍射条纹间距变宽,B错误;换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽,C正确;增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽,D错误;衍射条纹与干涉条纹不同,其中央条纹最宽,E正确。
6.ABC　经过同一单缝,波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽,由题图知甲光的波长较长,故A正确;依据f=可知,甲光的频率较小,则介质对甲光的折射率较小,根据v=知,在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大,故B正确;由Δx=λ可知,用同一装置做双缝干涉实验时,甲光的干涉条纹间距大,则在同一光屏上亮条纹的条数少,乙光的亮条纹总数更多,故C正确;甲光的折射率较小,由 sin C=可知甲光的全反射临界角较大,不容易发生全反射,故D错误。故选A、B、C。
7.答案　DEABC
解析　由于光的波长很短,当孔很大时,不会发生明显的衍射现象,此时光沿直线传播,屏上出现正方形光斑;孔变小,正方形光斑由大变小;当孔继续减小时,出现小孔成像现象,在屏上出现太阳的像,即圆形光斑;孔再继续减小,当尺寸与光波的波长相差不多时,光开始发生明显的衍射现象,出现明暗相间的彩色条纹;孔进一步减小直到闭合时,由于穿过孔的光的能量减小而使光屏上的彩色条纹变暗直至消失,故排列顺序为DEABC。
8.BCD　双缝干涉图样是明暗相间的条纹,条纹等间距,故a图和c图是双缝干涉图样,故A错误,B正确;根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,波长λ越大,Δx越大,故a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大,故C正确;a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大,所以a图对应红光,c图对应蓝光;波长越大,衍射条纹越宽,则b图对应的光的波长比d图对应的光的波长小,所以b图对应紫光,d图对应黄光。故从左向右依次对应红光、紫光、蓝光和黄光,故D正确。故选B、C、D。
9.B　光路图如图所示,在玻璃砖上表面折射时,a光的偏折程度较大,则玻璃对a光的折射率较大,由v=知,在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度,故A错误;由于b光的偏折程度较小,故玻璃对其折射率较小,所以其波长较长,遇到障碍物时更容易产生明显的衍射现象,故B正确;两列光在玻璃上表面折射后经反射再从玻璃上表面折射进入空气,由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角,根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射,故两列光都不会消失,故C错误;玻璃对a光的折射率大,则a光的频率大、波长小,根据Δx=λ可知,a光的条纹间距小于b光的条纹间距,故D错误。故选B。