4.5光的衍射 自主提升过关练(含解析)
一、选择题
1.下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本,则下列判断错误是 ( )
A.甲图是薄膜干涉的图像,照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用
B.乙图是小孔衍射的图样,也被称为“泊松亮斑
C.丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”,上方是蜃景,下方是景物
D.丁图是衍射图像,其最明显的特征是条纹间距不等
2.关于下列现象,说法正确的是( )
A.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要浅
B.某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次,则测出的周期偏大
C.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽
D.可见光波长越长,越不容易发生明显衍射
3.在双缝干涉实验中,如果将其中一条缝遮住,那么,在屏上看到的情况是( )
A.只剩下一条亮纹
B.仍有原来的干涉条纹,但亮度变暗
C.有明暗相间的条纹,但中央亮纹亮且宽,其余亮纹亮度迅速减弱
D.有明暗相间的条纹,但宽度相同,条纹变窄
4.在旅游景点经常见到人造彩虹,彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的,其光线传播路径如图所示,图中的圆面代表水珠过球心的截面,太阳光平行截面射入球形水珠后,最后出射光线a、b分别代表两种不同颜色的光线,则a、b两光相比较( )
A.水珠对a光的折射率小于对b光的折射率
B.在同一介质中,a光的传播速度大
C.分别照射同一狭缝,a光通过狭缝时的衍射现象更明显
D.从水中射入空气时,b光发生全反射的临界角更大
5.下列说法中不正确的是( )
A.用光导纤维束传送图像信息,这其中应用到了光的全反射现象
B.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的衍射现象
C.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象
D.肥皂泡在阳光下出现彩色条纹,这是光的衍射现象
6.下列说法正确的是( )
A.纵波传播时,其振动方向与传播方向相互垂直
B.做简谐运动的物体,在其平衡位置加速度一定为0
C.两列波发生干涉时,其振动减弱的点,位移不一定为0
D.要使波发生明显的衍射,障碍物的尺寸比波的波长大得多
7.如图所示是a、b两单色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两单色光传播速度相同
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.在相同的条件下,a光比b光更容易产生明显的衍射现象
8.在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。如图所示。下列说法中正确的是( )
A.图中光束①是红光,光束②是蓝光
B.在光盘的透明介质层中,光束①比光束②传播速度更快
C.若光束①、②先后通过同一小孔,则①衍射现象更明显
D.若光束①、②从透明介质层以相同逐渐增大的入射角射向空气中,则①先发生全反射
9.下列说法中正确的是( )
A.荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光的折射
B.将双缝干涉实验中的双缝间距调小会导致干涉条纹间距变小
C.生活中不容易观察到光的衍射现象是因为光的波长太短
D.当观察者向声源运动时,观察者听到的声音的频率变小
10.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下列叙述中正确的是( )
A.这里应用的是光的直线传播现象
B.这里应用的是光的干涉现象
C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗
D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细
11.以下关于如图光学知识的叙述中,不正确的是( )
A.甲图是著名的泊松亮斑图案,这是光波的衍射现象
B.乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的
C.丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的偏振原理
D.丁图是医学上的内窥镜,其核心部件光导纤维能传输光信号,是利用光的全反射
12.关于衍射,下列说法中正确的是( )
A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的后果
B.双缝干涉中不存在光的衍射现象
C.一切波都很容易发生明显的衍射现象
D.阳光下黑影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
13.如图所示分别是光、光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹,保持缝到屏距离不变),则下列说法不正确的是( )
A.在真空中,单色光的波长大于单色光的波长
B.在真空中,光的传播速度小于光的传播速度
C.双缝干涉实验时光产生的条纹间距比光的大
D.光由同一介质射入空气,发生全反射时,光的临界角比光大
14.由a、b两种单色光构成的复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法正确的是( )
A.从同种介质中斜射入空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角
B.在同种介质中传播,a光传播速度大于b光传播速度
C.相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小
D.通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显
15.现有一束红光和一束紫光,图甲为两束光通过平行玻璃砖后射出,图乙为两束光从水射向空气,图丙为两束光分别通过相同的双缝干涉装置得到的条纹,图丁为两束光分别通过相同的单缝衍射装置得到的条纹,以下判断正确的是( )
A.图甲中的a光束为紫光 B.图乙中的b光束为紫光
C.图丙中的a条纹为紫光条纹 D.图丁中的b光束为紫光条纹
二、解答题
16.如图所示,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,试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)。
17.如图所示,在真空中一束平行复色光被透明的三棱镜ABC(截面为正三角形)折射后分解为互相分离的a、b、c三种色光,分别照射到三块板上。则∶
(1)若将a、b、c三种色光分别通过某狭缝,则发生衍射现象最明显的是哪种色光?
(2)若OD平行于CB,三棱镜对a色光的折射率na是多少?
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参考答案:
1.B
【解析】
A.甲图是薄膜干涉的图象,照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,即增透膜,光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱,故A正确,不符合题意;
B.乙图是圆板衍射,被称为“泊松亮斑”,而小孔衍射的图样,不是“泊松亮斑”,故B错误,符合题意;
C.丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”,海面下层空气温度比上层低,密度比上层大,故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小,从远处的景物发出的光线射向海面时,由于不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层的入射角不断增大,以致发生全反射,光线反射回空气,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,而产生了“蜃景”现象,那么上方是蜃景,下方是景物,故C正确,不符合题意;
D.丁图是衍射图象,衍射条纹中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,其间距不相等,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.C
【解析】
A.在岸边观察前方水中的一条鱼,看到的是鱼的虚像,根据折射定律可知,鱼的实际深度比看到的要深,故A错误;
B.某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次,根据
可知测出的周期偏小,故B错误;
C.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,根据
可知干涉条纹间距变宽,故C正确;
D.发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸远小于波的波长,所以可见光波长越长,越容易发生明显衍射,故D错误。
故选C。
3.C
【解析】
在双缝干涉实验中,如果将其中一条缝遮住,属于单缝衍射,单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.D
【解析】
A.由光路图可知,a光的偏折较大,a光的折射率大于b光的折射率,A错误;
B.根据
可知,a光折射率大,在同一种介质中速度较小,B错误;
C.a光的折射率大于b光的折射率,a光的频率大于b光的频率,根据
可知,a光的波长小于b光的波长,b光发生衍射现象更明显,C错误;
D.根据
可知,b光发生全反射的临界角更大,D正确;
故选D。
5.D
【解析】
A.用光导纤维束传送图像信息,这其中应用到了光的全反射现象,选项A正确,不符合题意;
B.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的衍射现象,选项B正确,不符合题意;
C.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象,选项C正确,不符合题意;
D.肥皂泡在阳光下出现彩色条纹,这是光的干涉现象,选项D错误,符合题意。
故选D。
6.C
【解析】
A.纵波传播时,其振动方向与传播方向相互平行,故A错误;
B.做简谐运动的物体,在其平衡位置加速度不一定为0,在如单摆模型在平衡位置时,合力不为零,其加速度也不为零;故B错误;
C.两列波发生于涉时,其振动减弱的点,位移不一定为0,两列波的振幅相等时,位移为0;振幅不相等,则位移不为0,故C正确;
D.障碍物的尺寸比波的波长小得多将发生明显的衍射现象,故D错误。
故选C。
7.B
【解析】
A.如图可知,b光经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样相邻条纹间距比a光的条纹间距大,根据,证明,由波速、波长和周期的公式
可知,所以,由光在介质中的传播速度
可知,故A错误;
B.在真空中a、b两单色光传播速度都为光速,故B正确;
C.发生全反射的临界条件为光从光密介质进入光疏介质,从真空射入同种介质不会发生全反射,故C错误;
D.在相同的条件下,由于 所以b光比a光更容易产生明显的衍射现象,故D错误。
故选B。
8.D
【解析】
A.①光的偏折程度较大,则折射率较大,蓝光的折射率大于红光的折射率,所以①光是蓝光,②是红光,故A错误;
B.根据知,蓝光的折射率大,在介质中的速度小,则光束①比光束②传播速度更慢,故B错误;
C.蓝光的折射率大,频率大,知蓝光的波长小,波长越长,衍射现象越明显,所以②光衍射更明显,故C错误;
D.根据知,蓝光的折射率大,临界角小,增大入射角,①先发生全发射,故D正确。
故选D。
9.C
【解析】
A.入射光线进入水珠后,被水珠的后表面反射,再进入空气时,发生全反射,所以,水珠看起来特别明亮。A错误;
B.将双缝干涉实验中的双缝间距调小,根据 可知,干涉条纹间距变大。B错误;
C.明显衍射的条件是小孔或障碍物的尺寸与波的波长相比差不多或更小。因为光波的波长太小,所以不易观察到。C正确;
D.当观察者向声源运动时,根据多普勒效应,观察者听到的声音的频率变大。D错误。
故选C。
10.D
【解析】
当障碍物的尺寸与波的波长相当,或小于波的波长,会发生明显的衍射,该装置的原理是运用光的衍射现象,如果屏上条纹变宽,则金属丝变细;故D正确ABC错误。
故选D。
11.C
【解析】
A.甲图是著名的泊松亮斑图案,这是光波的衍射现象,A正确,不符合题意;
B.乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同,从而导致偏折程度不同,形成色散现象,B正确,不符合题意;
C.丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的干涉,将反射光减弱,从而增强透射光,C错误,符合题意;
D.丁图是医学上的内窥镜,其核心部件光导纤维能传输光信号,是利用光的全反射,D正确,不符合题意。
故选C。
12.A
【解析】
A.衍射花纹图样是光波相互叠加的结果,故A正确;
B.双缝干涉中缝的宽度与波长差不多,光通过缝时,也发生了衍射现象,故B错误;
C.衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射。当波长比障碍物或孔的宽度大得多时,才能发生明显的衍射,故C错误;
D.当波长比障碍物或孔的宽度小得多时,不能发生明显的衍射,这时表现出直线传播的特征,出现了影。影的存在与衍射现象并不是相互矛盾的,故D错误。
故选A。
13.B
【解析】
AC.由衍射图样特点可知,波长越长的光,中央亮条纹越宽,由图可知,a光的中央亮条纹较宽,则a光的波长较大,根据
可知,双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大,所以AC正确;
B.光在真空中的传播速度相同,所以B错误;
D.根据
可知,由于a光的波长较大,则a光的折射率较小,所以a光从同一介质中射向空气全反射的临界角较大,所以D正确;
此题选择不正确的选项,故选B。
14.BD
【解析】
A.由题图可知b光的偏折程度比a光的偏折程度大,所以b光的频率比a光的频率大,同种介质对b光的折射率比对a光的折射率大,根据
可知从同种介质中斜射入空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角,故A错误;
B.根据
可知在同种介质中传播,a光传播速度大于b光传播速度,故B正确;
C.根据A项分析可知,a光波长大于b光波长,根据
可知相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距大,故C错误;
D.由于a光波长大于b光波长,所以通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显,故D正确。
故选BD。
15.AC
【解析】
A.有图甲可知,a、b入射角相同,a的折射角小,所以a的折射率大,故a是紫光,故A正确;
B.图乙中b光发生全反射,频率高折射率大的更容易发生全反射,故b光是红光和紫光的复合光,故B错误;
C.图丙中的a条纹宽度更窄,波长越短频率越高的光干涉条纹越窄,故a条纹为紫光,故C正确;
D.图丁为衍射条纹,图中的b光束衍射条纹较宽,所以b光的波长更长,故b光是红光,故D错误。
故选AC。
16.见解析
【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,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。
17.(1)折射率最小的是c光,则它的波长最长,衍射现象最明显;(2)
【解析】
(1)由图知,三种色光,a的偏折程度最大,c的偏折程度最小,知a的折射率最大,c的折射率最小。则c的频率最小,波长最长,衍射现象最明显。
(2)若OD平行于CB,则折射角,三棱镜对a色光的折射率
试卷第页,共页