4.5光的衍射课后练习基础过关--2021_2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修一
练习
一、单选题,共10小题
1.如图所示的实验装置,光屏上出现的图像是( )
A. B.
C. D.
2.一定能使水波通过小孔后,发生的衍射更不明显的方法是( )
A.增大小孔尺寸,同时增大水波的频率
B.增大小孔尺寸,同时减小水波的频率
C.缩小小孔尺寸,同时增大水波的频率
D.缩小小孔尺寸,同时减小水波的频率
3.如图所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样,分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A.a、b是光的衍射图样
B.c、d是光的干涉图样
C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长
D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
4.为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图,,由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于射入棱镜,经两次反射后光线垂直于射出,且在、边只有a光射出,光路图如图所示,则a、b两束光( )
A.a光的频率比b光的频率大
B.b光比a光更容易发生明显的衍射现象
C.在真空中,a光的传播速度比b光的大
D.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角较小
5.图甲是可见光单缝衍射图;图乙是白光通过三棱镜,两次折射形成的七色光带。下列说法正确的是( )
A.光的干涉条纹的形成和光的衍射条纹的形成原理相似,都可认为是两列或多列频率相同的光波,在屏上叠加形成的
B.各种颜色的光通过三棱镜,光线两次折射均向底面偏折,光的波长越短,三棱镜对这种光的折射率越小,光在三棱镜中传播的速度越小
C.不同颜色的光通过三棱镜,三棱镜对光的折射率越小,光的波长越短,光子动量越大
D.不同颜色的光通过三棱镜,三棱镜对光的折射率越小,光射向同一双缝干涉装置,其干涉条纹间距越小
6.下列光的实验图样中,属于单色光双缝干涉图样的是( )
A. B.
C. D.
7.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
8.将一矩形玻璃板MN水平固定,另一矩形玻璃板放在MN玻璃板上,一端放入两张纸片,侧视如图所示。用单色平行光a从上方竖直射入,从上方可以观察到明暗相间的条纹。换用单色平行光b从上方竖直射入,观察到条纹间距变小,下列说法正确的是( )
A.明暗条纹与MN平行
B.抽去一张纸片,条纹间距变小
C.a光的频率大于b光的频率
D.遇到相同障碍物时,a光比b光产生的衍射现象更明显
9.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
10.某小区的人造水池中,水下同一位置有a、b两单色光源。从水面上两光源的正上方观察,Ⅰ区域有a光和b光射出,Ⅱ区域只有a光射出(如图所示)。下列判断正确的是( )
A.a光比b光更容易发生全反射
B.若a光源匀速向下运动,则Ⅱ区域将不再有a光射出
C.若b光源匀速向下运动,则Ⅱ区域有可能有b光射出
D.两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,a光的条纹比b光条纹窄
二、多选题,共5小题
11.光学与我们的生活密不可分,随着社会的发展,人类对光的现象的研究越来越深入。下列说法正确的是( )
A.图1中,位于弯曲条纹正下方的待检测工件凸起
B.图2为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
C.图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样
D.图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
12.下列说法正确的是( )
A.当光的波长比圆孔的直径大时,可以产生明显的衍射现象
B.衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律
C.用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板,在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑,这是光的干涉现象
D.用平行的单色光垂直照射一个刀片,发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清,这是光的衍射现象
E.光的偏振现象说明光是纵波
13.如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中处的a质点从时刻起的振动图像。则下列说法正确的是( )
A.波沿x轴正方向传播
B.波传播的速度为
C.时,处的质点b的速度沿y轴正方向
D.从开始,经过,质点b通过的路程为
E.该波遇到尺寸为的障碍物时能发生明显的衍射现象
14.关于光的衍射现象,下面说法正确的是( )
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.白光的单缝衍射图样是彩色条纹
D.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
15.下列现象与产生原因不属于光的衍射的是( )
A.通过尼龙伞看太阳,观察到彩色的花边
B.晴天汽车开过积水的地面后,留下一些油使水面出现彩色薄膜
C.著名的泊松亮斑
D.激光在光导纤维内传播
E.医院手术室使用无影灯
三、填空题,共3小题
16.用单色平行光照射狭缝,当缝很窄时,光没有沿直线传播,它绕过了缝的边缘,传播到了_______的地方.这就是光的衍射现象。
17.如图中,甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像,其中图甲是光的________(选填“干涉”或“衍射”)图像。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径________(选填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径。
18.分析下面所叙述的物理现象并进行分类,属于光的折射的是______;属于光的干涉的是_______________
①阳光经过厚玻璃角,在地面上的彩色条纹
②雨后路面上油墨上的彩色条纹
③单色光经过小孔后在屏上出现的明暗相间的圆环
④肥皂泡在阳光下看起来五颜六色
四、解答题,共2小题
19.两人分别站在一堵墙的两侧,彼此看不见却能相互对话,这是为什么
20.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。
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.B
【详解】
用激光器照射直径小于激光束的不透明圆盘,会产生光的衍射现象,中央出现亮点。
故选B。
2.A
【详解】
波在介质中传播时波速是由介质决定的,与波的频率无关,所以改变波的频率不会改变波速,但由v = λf可知,当波速一定时,减小频率则波长增大,而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多,所以缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率会使衍射现象更明显,而本题为使衍射现象更不明显,则增大小孔尺寸,同时增大水波的频率。
故选A。
3.C
【详解】
A.a、b图样的亮条纹宽度相等,所以是光的双缝干涉图样,故A错误;
B.c、d图样的中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹逐渐变窄,所以是光的衍射图样,故B错误;
C.a图样相邻两亮条纹的间距比b图样相邻两亮条纹的间距宽,根据
可知形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长,故C正确;
D.c图样的中央亮条纹比d图样的中央亮条纹宽,所以形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长,故D错误。
故选C。
4.D
【详解】
在边和边都只有a光射出,说明b光发生了全反射,而a光没有发生全反射,说明b光的临界角较小,由临界角公式,可知b光的折射率较大。
A.a光的频率比b光的频率小,A错误;
B.根据可知,a光的波长比b光的大,故a光的波长更接近障碍物的尺寸,所以b光比a光更难发生明显的衍射现象。B错误;
C.根据可知,在棱镜内,a光的传播速度比b光的传播速度大,真空中速度一样,C错误;
D.以相同的入射角从空气斜射入水中,根据折射定律,折射率越大,折射角越小,D正确。
故选D。
5.A
【详解】
A.从本质上看,干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理,都可认为是两列或多列频率相同的光波,在屏上叠加形成的,A正确;
B.根据三棱镜对光的色散规律可知,三棱镜对不同频率的光的折射率不同,频率越高,折射率越大,即波长越短,折射率越大,结合可知光在三棱镜中传播的速度越小,B错误;
CD.折射率越小,光的频率越小,光的波长越大,光子动量越小,干涉条纹间距越大,CD错误;
故选A。
6.A
【详解】
单色光双缝干涉图样出现的是明暗相间的等间距的条纹,如图A;单缝衍射出现中间宽,两边窄的明暗相间的条纹,如图B,而D图案是复色光单缝衍射图案,出现的是彩色条纹;C图案是小孔衍射图案。
故选A。
7.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。
8.D
【详解】
A.薄膜干涉的光程差(d为薄膜厚度),厚度相同处产生的条纹明暗情况相同,因此条纹应与沿着倾斜玻璃板向里,而不是与MN平行,故A错;
BCD.由
可得抽去一张纸片后,条纹间距变大,a光的波长大于b光的波长,则a光的频率小于b光的频率,遇到相同障碍物,波长越大的衍射现象更明显,故D正确,BC错误。
故选D。
9.C
【详解】
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。
10.C
【详解】
A.由题分析知,b光在Ⅰ区域边缘发生了全反射,a光在Ⅱ区域边缘发生了全反射,则可知a光的临界角比b光的临界角大,所以b光比a光更容易发生全反射,故A错误;
B.若a光源匀速向下运动,则在同一区域同一点,a光入射角减小,则Ⅱ区域将一定有a光射出,故B错误;
C.若b光源匀速向下运动,则在同一区域同一点,b光入射角减小,当入射角小于临界角时,则Ⅱ区域将可能有b光射出,故C正确;
D.由于a光的临界角比b光的临界角大,根据
可知,水对a光的折射率比b光的折射率小,则a光的频率比b光的频率小,由
知,a光的波长比b光的波长长,则两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,a光的条纹比b光条纹宽,故D错误。
故选C。
11.BC
【详解】
A.薄膜干涉是等厚干涉,从弯曲的条纹可知,正下方的空气膜厚度与右面处的空气膜厚度相同,可知此处为凹陷。故A错误;
B.泊松亮斑为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样。故B正确;
C.沙漠蜃景是光的全反射,光导纤维也是光的全反射。故C正确;
D.立体电影是光的偏振,照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉。故D错误。
故选BC。
12.ABD
【详解】
A.当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时,可以产生明显衍射现象,故A正确;
B.光沿直线传播是一种近似规律,故B正确;
CD.泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的衍射现象, 故D正确,C错误;
E.光的偏振现象说明光是横波,故故E错误。
故选ABD。
13.BCE
【详解】
A.根据振动图像可知,a质点从时刻起向上振动,结合质点的振动方向与波的传播方向的关系,波沿x轴负方向传播,A错误;
B.根据两图像结合波速公式得
B正确;
C.在t=0.1s时质点b沿y轴负方向运动,则时,即经过0.9s=4T,质点b的速度沿y轴正方向,C正确;
D.从开始,经即经历了5个周期,质点b通过的路程为
D错误。
E.当障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小时,能发生明显的衍射现象,故E正确。
故选BCE。
14.ACD
【详解】
A.单色光照到单缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹,选项A正确;
BC.白光的衍射图样是彩色条纹,选项B错误,C正确;
D.光照到不透明圆盘上,在其阴影中心出现光点,是衍射现象,故D正确;
故选ACD。
15.BDE
【详解】
A.通过尼龙伞看太阳,观察到彩色的花边是由于光的衍射,故A正确,不符合题意;
B.晴天汽车开过积水的地面后,留下一些油使水面出现彩色薄膜,这是薄膜干涉现象,故B错误,符合题意;
C.著名的泊松亮斑是光的衍射现象,故C正确,不符合题意;
D.激光在光导纤维内传播,这是全反射现象,故D错误,符合题意;
E.医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播,故E错误,符合题意。
故选BDE。
16.相当宽
【详解】
略
17.衍射 小于
【详解】
[1]甲中出现明暗相间的条纹,是衍射现象,乙中出现圆形亮斑。
[2]只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象。图甲是光的衍射图样,由于光波波长很短,约在10-7m数量级,所以图甲对应的圆孔的孔径比图乙所对应的圆孔的孔径小,图乙的形成可以用光的直线传播解释。
18.① ②④
【详解】
[1][2] 阳光经过厚玻璃角,在地面上的彩色条纹,是由于光发生了色散现象,属于光的折射;雨后路面上油墨上的彩色条纹和肥皂泡在阳光下看起来五颜六色都属于薄膜干涉现象;单色光经过小孔后在屏上出现的明暗相间的圆环是属于光的衍射现象。
19.见解析
【详解】
光的波长短,不容易发生衍射,在正常条件下,几乎沿直线传播,因此两人不能互相看到,但是声波的波长较长,和墙的高度相差不多,容易发生衍射,能绕过墙继续传播。
20.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。
【详解】
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。答案第1页,共2页
答案第1页,共2页