4.5光的衍射-课后练习（word 含答案）

4.5光的衍射
一、选择题（共15题）
1．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
2．下列说法中正确的是
A．光电效应说明光具有波动性
B．光纤通信利用了光的折射现象
C．泊松亮斑说明了光沿直线传播
D．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
3．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（　　）
A．雨后的彩虹
B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C．路面上的油膜阳光下呈现彩色
D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑
4．下列关于生活中光的现象的说法中正确的是 （ ）
A．在炎热夏天的公路上行驶的汽车，驾驶员望向汽车前方近处的路面更容易看到路面出现波光粼粼的现象。
B．家中的窗户玻璃需要控制好厚度，否则经过玻璃前后表面反射的光会因为干涉形成条纹影响使用。
C．小朋友吹出的肥皂泡会呈现五颜六色，是因为吹泡泡的肥皂水是彩色的。
D．阳光透过树叶间各种形状的缝隙播撒到地上，我们可以看到地上一个个圆形的光斑，这不是光的衍射现象
5．在水下同一深度有两个不同颜色的点光源P、Q，已知P在水面形成的亮斑区域大于Q在水面形成的亮斑区域，以下说法正确的是
A．P光的频率大于Q光的频率
B．P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度
C．P光的临界角大于Q光的临界角
D．同一单缝衍射装置，P光的中央亮纹宽度比Q光的小
6．某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为0.05 mm的窄缝（水平），进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是（　　）
A． B． C． D．
7．下列有关光学现象的说法中正确的是
A．沙漠中会出现“蜃景”现象，这是光的全反射现象
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉现象
C．肥皂泡在阳光照耀下会呈现彩色，这是光的衍射现象
D．光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象
8．为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，，由、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、边只有光射出，光路图如图所示，则、两束光（　　）
A．相同条件下，光比光更容易发生衍射
B．在棱镜内，光的传播速度比光的小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距小
9．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
10．如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（　　）
A．bacd B．badc C．abcd D．abdc
11．在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光现象，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．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色
C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹
D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹
12．关于光现象的叙述，以下说法正确的是（　　）
A．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的干涉
B．雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射
C．通过捏紧的两只铅笔间的狭缝观看工作着的日光灯管，看到的彩色条纹，属于光的干涉
D．阳光照射下，树影中呈现的一个个小圆形光斑，属于光的衍射现象
13．以下说法正解的是（　　）
A．在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间距变宽
B．泊松亮斑是光的衍射现象，增透膜是应用光的干涉现象
C．光由真空进入介质传播时，波长将变长
D．如果测量到来自遥远星系上的元素发出光的波长比地球上同样元素静止时发出光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去
14．∠OMN为玻璃等腰三楼镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直棱镜底面MN射入，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率大于b光的频率
B．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
C．若光束从玻璃砖中射向空气，则b光的临界角比a光的临界角大
D．用a.b两束光分别照射同一狭缝，a光衍射现象更明显
15．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，a和b分别为平衡位置在x=1.5m和x=3.5m处的质点，则可得出
A．这列波的周期为0.02s
B．再经过0.01s，图中质点a的速度方向与加速度方向相同
C．图中质点b此时动能正在减少，其加速度正在增大
D．若发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸一般不大于2m
二、填空题
16．光的干涉和衍射的本质
光的干涉和衍射都属于光的_____，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列____相同的光波，在屏上叠加形成的。
17．如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为Hz。则P点处是___________（填“亮”或“暗”）条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹___________ （填“均匀”或“不均匀”）分布。 （光在空气中的速度）
18．在一个小电灯和光屏之间，放一个带圆孔的遮光板，在圆孔直径从1 cm左右逐渐变小直到闭合的整个过程中，在屏上依次可看到_____、_____、_____、_____几种现象。（选择下列现象，将序号填入空中）
①完全黑暗 ②小孔成像 ③衍射光环 ④圆形亮斑
19．某同学利用游标卡尺观察教室内日光灯的衍射现象．他将游标卡尺的两个测量脚逐渐靠近，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯，并让狭缝与日光灯管平行．当游标卡尺之间的狭缝足够小的时候，他观察到了光的衍射现象，此时游标卡尺如下图．
（1）请读出此时游标卡尺的读数________________．
（2）请描述他看到的现象：_______________________________．
三、综合题
20．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)。
21．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？
22．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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
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。
2．D
【详解】
A．光电效应说明光具有粒子性，选项A错误；
B．光纤通信利用了光在不同介质中进行全反射而传播信息的，故它利用了光的反射现象，选项B错误；
C．泊松亮斑说明了光具有波动性，故选项C错误；
D．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，选项D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；
B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；
C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；
D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．在炎热夏天的公路上行驶的汽车，驾驶员望向汽车前方远处的路面更容易看到路面出现波光粼粼的现象。故A错误。
B．家中的窗户玻璃太厚，相位差太大，不会发生干涉现象。故B错误。
C．肥皂泡看起来常常是彩色的，是由于白光在肥皂泡表面发生了薄膜干涉的缘故，反射的光线频率相同，满足干涉条纹。故C错误。
D．阳光透过树叶间的缝隙射到地面上，形成圆形光斑，是由于光的直线传播。故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
光线从水中射向水面，出射光区域边界上光线恰好发生全反射，由题意可知：P光照亮的水面区域大于Q光，则P的临界角大于Q的临界角，所以由sinC=得知，P的折射率小于Q的折射率，P光的频率也小于Q光的频率．故A错误，C正确；P的折射率小于Q的折射率，由知，P光在水中的速度大于Q的速度．故B错误；由上分析知，P的折射率小于Q的，则P光的波长比Q长，让P光和Q光通过则用同一单缝衍射装置，P光衍射的明显，中央亮条纹宽度比Q光的大．故D错误；故选C.
6．D
【详解】
单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，ABC错误，D对，故选D。
7．D
【详解】
A. 沙漠中会出现“蜃景”现象，这是光的折射和全反射现象，A错误．
B. 太阳光通过三棱镜，由于各种色光的折射率不同，而发生色散形成彩色光谱，B错误．
C. 肥皂泡在阳光照耀下呈现出彩色条纹这是光的薄膜干涉现象，C错误．
D. 光都会有衍射现象，当光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，D正确．
8．C
【详解】
AB．由图可知，光线在CD界面上，相同的入射角时只有a光射出，说明b光产生全反射，说明b光比a光的折射率大，所以全反射临界角小，由速度可知，在同种介质中，a光传播速度比b光大，a光波长大，频率小，在相同条件下，a光比b光更容易产生衍射，AB错误；
C．由折射率公式，可以确定，以相同的入射角从空气斜射到水中，b光偏折的更厉害，所以b光的折射角较小，C正确；
D．在双缝干涉实验中，相邻亮条纹间距，同一装置，a光的波长大，所以条纹间距大，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
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。
10．C
【详解】
当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射。显然0.8 mm大于光的波长，故不能发生明显的衍射现象，根据光的直线传播的原理，此时我们看到的应该是条纹状的光斑，即图象a，但随孔缝的宽度的减小，光斑的面积逐渐减小，在发生衍射前看到图象b；当发生衍射时，随狭缝的宽度逐渐变小时衍射条纹的间距逐渐变大，而条纹间距最小的是c，条纹间距最大的是d，所以先观察到c，再观察到d。综上所述当狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时我们依次看到的四个图象的顺序是abcd。
故选C。
11．D
【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．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色属于薄膜干涉现象，故B错误；
C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹属于薄膜干涉现象，故C错误；
D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确；
故选D。
12．A
【详解】
A．太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉，A正确；
B．雨后天空中出现的彩虹，是天空中小水滴对阳光色散形成的，则B错误；
C．通过笔间狭缝观看日光灯管出现彩色，属于单缝衍射，所以C错误；
D．而阳光下树影中呈出的小圆斑，则属于树叶间形成的小孔成像，则D错误；
故选A。
13．BD
【详解】
A．在光的双缝干涉实验中，根据可知，将入射光由绿光改为紫光，波长变小，则条纹间距变窄，选项A错误；
B．泊松亮斑是光的衍射现象，增透膜是应用光的干涉现象，选项B正确；
C．光由真空进入介质传播时，波速减小，周期不变，则由λ=vT可知，波长将变短，选项C错误；
D．根据多普勒效应，如果测量到来自遥远星系上的元素发出光的波长比地球上同样元素静止时发出光的波长长，频率小，这说明该星系正在远离我们而去，选项D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
由光路图看出，光线b在NO面上发生了全反射，而光线a在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，则知b光的临界角小于a光的临界角，由sinC=1/n分析得知，玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，由v=c/n知，在玻璃中，a光的速度大于b光的速度，故B正确，AC错误．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，则用a、b两束光分别照射同一狭缝，a光衍射现象更明显，故D正确．故选BD．
15．AC
【详解】
由图可知λ=4m，则，选项A正确；再经过0.01s=0.5T，图中质点a到达平衡位置下方对称的位置，此时振动方向向下，而加速度方向向上，则速度方向与加速度方向相反，选项B错误；图中质点b此时向下振动，速度逐渐减小，则动能正在减少，其加速度正在增大，选项C正确；因波长为4m，则若发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸一般不大于4m，选项D错误；故选AC.
16． 叠加 频率
【详解】
光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。
17． 暗 不均匀
【详解】
设A光在空气中波长为λ，由得，光的路程差，所以
即从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ的3.5倍，所以P点为暗条纹。
将S2用遮光片挡住。光屏上得到的是衍射条纹，所以是不均匀分布的。
18． ④ ② ③ ①
【详解】
在圆孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个光亮的圆，缩小圆孔，亮圆也随之缩小；然后在屏上得到小灯泡的倒立的像，这种现象叫小孔成像，光仍然是沿直线传播；圆孔缩小到一定程度时，发生衍射现象，在屏上就得到一些明暗相间的圆环，圆孔进一步缩小直到闭合，光环数增多、面积扩大，光环亮度减弱直到完全黑暗。所以依次是：④圆形亮斑、②小孔成像、③衍射光环、①完全黑暗。
19． 0.1mm 彩色直条纹
【详解】
游标卡尺的固定刻度读数为0mm，游标尺上第1个刻度对齐，所以游标读数为0.1×1mm=0.1mm，所以最终读数为：0+0.1mm=0.1mm；
它看到的是相互平行的彩色直条纹．
20．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。
21．(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)
【详解】
(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
22．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。