4.5光的衍射 学科素养提升练（word版含答案）

4.5光的衍射 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．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
2．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
3．氧化铟锡是一种半导体，兼具透明和导电的特质，常被应用于手机和平板电脑屏幕，还做成薄膜用在风挡玻璃上用来防霜，下图为涂有氧化铟锡薄膜的客机风挡，上面有一些彩色条纹。氧化铟锡的相邻能级之间的能级差是3.75~4.00eV。可见光的波长在400nm~780nm之间，可见光的光子能量最大为3.1eV，氧化铟锡无法吸收可见光光子从低能级向高能级跃迁。下列说法正确的是（　　）
A．图片中的条纹是光的衍射造成的
B．氧化铟锡可以吸收红外线光子从低能级向高能级跃迁
C．氧化铟锡可以吸收紫外线光子从低能级向高能级跃迁
D．同等条件下，紫外线比红外线更容易发生衔射
4．在下列情况下，发生的是光的哪一种现象，说法错误的是（　　）
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象
B．通过三棱镜看书上的字的边缘有彩色，是光的色散现象
C．阳光下，水面上的油膜会出现彩色花纹，是偏振现象
D．增透膜是利用光的干涉现象来使反射光的强度减至最小的
5．如图是甲、乙两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样，对此实验分析正确的是（　　）
A．甲光衍射本领更强
B．在水中乙光的传播速度大
C．光由玻璃射向空气时，乙光更易发生全反射
D．减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加
6．如图， 分别为两束波长的单色光经过同一实验装置得到的图样， 则（　　）
A． 为干涉图样， B． 为干涉图样，
C． 为衍射图样， D． 为衍射图样，
7．下列四个图形中属于圆屏衍射图样的是（　　）
A． B．
C． D．
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．如图所示，直线MN为空气与水的分界线，P为分界线上的一点，两束单色光a、b分别从空气和水中射向P点，入射角均为60°，此时a的折射光线与法线夹角为30°，b恰好发生全反射，下列说法正确的是（　　）
A．a、b的折射率之比为2∶1
B．a、b在水中的传播速率之比为2∶3
C．通过相同的狭缝时，a光的衍射现象更明显
D．用完全相同的实验装置进行双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距大于b光产生的干涉条纹间距
10．某实验小组用自制狭缝观察光的干涉、衍射现象，在光屏上分别得到图乙、图丙两幅图样。关于P处放置的自制狭缝，下列说法正确的是（　　）
A．乙对应双缝，丙对应单缝
B．乙对应单缝，丙对应双缝
C．都是单缝，乙对应的单缝较宽
D．都是双缝，丙对应的双缝间距较大
11．下列实验现象或应用中，与光的波动性无关的是（　　）
A． B．
C． D．
12．下图为甲乙两单色光通过同一双缝干涉装置后形成的干涉条纹，则甲乙两光相比（　　）
A．甲光更容易衍射 B．甲光的折射率小
C．甲光全反射临界角小 D．甲光在真空中传播速度小
13．下列哪些现象是光的衍射产生的(　　)
A．泊松亮斑
B．阳光下茂密的树阴中地面上的圆形亮斑
C．阳光经凸透镜后形成的亮斑
D．平行光照在一个较大障碍物上后，影的轮廓模糊不清
14．如图，一束光从平行玻璃砖上表面入射，经玻璃砖折射后在下表面分为两束单色光a、b，则下列说法正确的是（　　）
A．a光频率比b光频率小
B．该玻璃对a光折射率小于对b光的折射率
C．真空中a光速度比b光速度快
D．增大上表面空气中的入射角，a、b光会在下表面发生全反射
E.a光比b光波动性强，更容易观察到明显衍射现象
二、解答题
15．把游标卡尺的两个刀口充分靠近，通过由此形成的狭缝观看发光的日光灯，记录所看到的花样。
16．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。
参考答案
1．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。
2．D
【详解】
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。
3．C
【详解】
A．图片中的条纹是薄膜干涉造成的，A错误；
BC．根据
可以知道紫外线光子能量更大，故氧化铟锡可以吸收紫外线从低能级向高能级跃迁，C正确，B错误；
D．紫外线的波长比红外线的要短，更难发生衍射，故D 错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，属于单缝衍射，是光的衍射现象。故A正确，与题意不符；
B．通过三棱镜看书上的字的边缘有彩色，是光的色散现象。故B正确，与题意不符；
C．阳光下，水面上的油膜会出现彩色花纹．是薄膜干涉现象。故C错误，与题意相符；
D．增透膜是利用光的干涉现象来使反射光的强度减至最小的。故D正确。与题意不符。
故选C。
5．B
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式
结合干涉图样，可知甲的波长较小，乙的波长较大，故乙光衍射本领更强，故A错误；
B．乙光波长较大，则频率较小，水中的折射率较小，根据
可知乙光在水中的传播速度大，故B正确；
C．由于甲光折射率大，乙光折射率小，根据全反射的临界角
可知，甲的临界角小，乙的临界角大，当光由玻璃射向空气时，甲光更易发生全反射，故C错误；
D．减小实验中的双缝间距d，根据
可知，条纹间距变大，则目镜中的条纹数会减少，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
从图像上可以看出条纹间距不相等，所以应该是衍射图样，并且a的条纹间距大于b的条纹间距；根据波长越长，衍射条纹间距越宽，可知，a对应光的波长较长。
故选C。
7．B
【详解】
A．此图是光通过圆孔发生的直线传播，A错误；
B．可看出在阴影的中央有一亮斑，为泊松亮斑，图为光线通过小圆板得到的衍射图样，B正确；
C．此图是干涉法检测工件表面平整度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面不平，C错误；
D．此图是牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉形成的，D错误。
故选B。
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．B
【详解】
A．本题考查光的折射、衍射、干涉规律。对a光分析，根据折射定律可得
对b光分析，根据可得
所以，故A错误；
B．根据可得a、b在水中的传播速率之比为，故B正确；
C．由于水对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，b光的波动性强，通过同一狭缝，b光的衍射现象比a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，由于在相同的条件下，双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以相同条件的双缝干涉实验中，a光产生的干涉条纹间距比b光产生的干涉条纹间距小，故D错误。
故选B。
10．A
【详解】
双缝干涉是亮暗相间的等宽条纹，单缝衍射图像的中间是宽亮条纹，两侧是明暗交替的窄条纹，所以图乙是双缝干涉，图丙是单缝衍射。
故选A。
11．D
【详解】
A．这是单缝衍射实验，与光的波动性有关，A错误；
BC．这是薄膜干涉实验装置，与光的波动性有关，BC错误；
D．这是光的色散实验，与光的波动性无关，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．甲乙两单色光通过同一双缝干涉装置后形成的干涉条纹，乙光的条纹间距大，根据可知乙光得波长长，波长越长，衍射现象越明显，故乙光更容易衍射，选项A错误；
B．根据可知乙光得周期大，则乙光的频率小，折射率小，选项B错误；
C．根据可知乙光折射率小，临界角大，则甲光全反射临界角小，选项C正确；
D．不同色光在真空中传播速度都相同，选项D错误。
故选C。
13．AD
【详解】
A．光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，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A正确；
B．阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑，是属于小孔成像现象，故B错误；
C．太阳光经凸透镜后形成的亮斑，是由于光发生折射现象，故C错误；
D．影轮廓模糊，是光的衍射现象，故D正确。
故选AD。
14．ABE
【详解】
A．由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，所以a光频率比b光频率小，故A正确；
B．a光的折射角大于b光的折射角，根据
①
可知该玻璃对a光折射率小于对b光的折射率，故B正确；
C．真空中a、b光速相等，故C错误；
D．设光线在上表面的入射角为i，折射角为r，根据几何关系可知光线在下表面的入射角也为r，若要使光在下表面发生全反射，则应有
②
联立①②式可得
显然与实际情况不符，所以增大上表面空气中的入射角，a、b光都不会在下表面发生全反射，故D错误；
E．a光频率比b光频率小，所以比b光波动性更强，更容易观察到明显衍射现象，故E正确。
故选ABE。
15．见解析
【详解】
通过靠近的游标卡尺的刀口形成的狭缝观看发光的日光灯，是光的单缝衍射现象，看到的是彩色条纹，中间条纹最宽，两侧条纹变窄，并且狭缝越宽衍射条纹间距越小。
16．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。