4.5光的衍射综合训练（Word版含答案）

4.5光的衍射
一、选择题（共15题）
1．下列图样中有泊松亮斑的是（　　）
A． B．
C． D．
2．关于机械波的说法正确的是（ ）
A．两列波相遇时，只要频率相等就一定能观察到稳定的干涉现象
B．缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象
C．发生多普勒效应时，波源的频率发生了改变
D．波的传播速度就是波源的振动速度
3．下列说法正确的是（　　）
A．有机械振动就一定有机械波
B．光导纤维传递信号利用的是光的直线传播原理
C．肥皂泡表面上的彩色条纹是由光的偏振引起的
D．衍射与干涉均是一切波特有的现象
4．下列说法正确的是　　（　　　）
A．海市蜃楼是由光的折射和全反射形成的
B．用光导纤维束传送图象信息，这是光折射的应用
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
5．如图所示的甲、乙、丙、丁中，属于著名的泊松亮斑的衍射图样和单缝衍射图样的分别是（　　）
A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁
6．下列说法中正确的是（　　）
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，这是光的偏振现象
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的干涉现象
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
7．用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　）
A．此实验说明了光沿直线传播
B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
8．如图所示，a、b、c、d四个图是单色光在不同条件下形成的干涉或衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是（　　）
A．a 是光的衍射图样 B．b 是光的干涉图样
C．c 是光的干涉图样 D．d 是光的衍射图样
9．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
10．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．海市蜃楼
11．用如图所示的实验装置在暗室中探究光的性质，左侧是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，下列说法中正确的是（　　）
A．条纹呈黄白相间
B．条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定
C．酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上，形成干涉条纹
D．在图示的情况下，从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到衍射条纹
12．如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，a、b是平行于轴的两束不同单色细光束，a、b到的距离相等，光屏与垂直，左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑，以下说法正确的是（　　）
A．a在该玻璃体中的折射率比b的小
B．a通过该玻璃体的时间比b短
C．由该玻璃体进入空气时，a的临界角比b小
D．a比b更容易发生衍射
13．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
14．甲、乙两束单色光通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样。则这两束单色光（　　）
A．甲光的光子能量比乙光的大
B．甲光的光子动量比乙光的小
C．在相同的玻璃中传播，甲光的速度小于乙光的速度
D．在水面发生全反射时，甲光的临界角大于乙光的临界角
15．关于光的干涉、衍射，下列说法中正确的是（　　）
A．光的干涉现象、衍射现象说明光具有波动性
B．表示危险的信号灯选用红灯的一个重要原因是因为红光更容易发生干涉
C．在太空空间站中用白光照射竖直水膜做光的干涉实验，能观察到彩色的干涉条纹
D．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
二、填空题
16．各种不同形状的障碍物都能使光发生_______，致使影的轮廓_______，出现_______的条纹。
17．光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长____的时候，衍射现象才会明显。
18．在观察光的衍射实验中，分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图中黑线为暗纹．那么障碍物应是
甲图对应的障碍物应是________，
乙图对应的障碍物应是________．
19．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
三、综合题
20．让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？
21．用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？
22．两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
23．由阴极K发射的电子（质量为m，电量为e，设其初速度为零）经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏，电子自狭缝出射后打到一荧光屏上，如图所示。由于电子具有波动性，荧光屏将出现明暗相间的条纹。设加速极A与阴极K之间的电压为U，两平行狭缝间的距离为d，试问：
（1）在整个装置的轴线与荧光屏的交点О处，将出现暗条纹还是亮条纹？
（2）设位于轴线外侧的第一条亮条纹出现在θ角处，写出θ的表示式（以m，e，d，V及其他有关恒量表示）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
结合泊松亮斑的特点可知，光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，所以A是泊松亮斑，其他的三个都不是，故A正确，BCD错误．故选A．
2．B
【详解】
A．发生稳定干涉的条件是频率相等，振动情况一样，相位差恒定，故A错误；
B．任何情况下都可以发生衍射现象，只有缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，故B正确；
C．发生多普勒效应时，波源的频率没有发生改变，只是观察者接受到的波的频率发生了变化，故C错误；
D．波的传播速度与波源的振动速度是完全不同的两个速度；波在同一均匀介质中匀速传播，速度不变，而质点的振动速度随时间是周期性变化的。波速反映振动在介质中传播快慢，而波源的振动速度反映波源振动的快慢，所以波的速度与振源的振动速度不同。故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．有机械振动，不一定有机械波，还必须有传播振动的介质，故A不符合题意；
B．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理来传递信号，故B不符合题意；
C．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹是光的干涉现象，故C不符合题意；
D．干涉与衍射是一切波特有的现象，故D符合题意。
故选D。
4．A
【详解】
海市蜃楼是由光的折射和全反射形成的，选项A正确；用光导纤维束传送图象信息，这是光全反射的应用，选项B错误；眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项C错误；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项D错误；故选A.
5．A
【详解】
图甲是泊松亮斑的衍射图样，图乙是圆孔衍射图样，图丙是单缝衍射图样，图丁是双缝干涉图样。
故选A。
6．A
【详解】
A．用光导纤维束传送图像信息是利用光在纤维中不停地发生全反射而进行传递信息的，故A正确；
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，故B错误；
C．白光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散现象，不属于干涉现象，故C错误；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．此实验说明了光的衍射现象，故A错误；
B．圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，故B正确；
C．圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，故C错误；
D．用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．是光的双缝干涉图样，条纹间距相等，A错误；
B．是光的单缝衍射图样，中央亮条纹最宽，向外条纹变窄，间距变小，B错误；
C．是圆孔衍射图样，C错误；
D．是泊松亮斑（光照射在小圆盘上却出现中央亮斑），是光的衍射图样，D正确。
故选D。
9．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。
10．B
【详解】
A．雨过天晴时，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成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫光的色散现象，故A错误；
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹的现象，属于单缝衍射，故B正确；
CD．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，海市蜃楼是光的折射、全反射而形成的，故CD错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．在干涉条纹的减弱区域为暗条纹，故总的条纹是明暗相间的，A错；
B．条纹的明暗情况由两列光在薄膜内的路程差决定，即条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定，故B正确；
C．发生干涉的条件是两束光的频率相同，所以颜色不同即频率不同的光不能干涉，故C错；
D．光发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长差不多或小于波长，故D错。
故选B。
12．C
【详解】
A．通过玻璃体后，a光的偏折程度比b光的大，则a在该玻璃体中的折射率比b的大，故A错误；
B．根据
可知，a光的折射率较大，则a光在玻璃体中的速度较小，则a通过该玻璃体的时间比b长，故B错误；
C．根据
可知，a光的折射率较大，则a的临界角比b小，故C正确；
D．由于a光的折射率较大，所以a的频率较大，波长较短，波动性较弱，故a比b更不容易发生衍射，故D错误。
故选C。
13．ACD
【详解】
AC．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AC正确；
B．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，故B错误；
D．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，故D正确。
故选ACD。
14．AC
【详解】
A．由衍射图样可知，甲光的波长小于乙光的波长，由
可得甲光的频率大于乙光的频率，由
可得甲光的能量大于乙光的能量，故A正确；
B．由
可得，能量大的光子动量也大，故甲光的动量大于乙光的动量，故B错误；
C．因在同一介质中，频率大的单色光折射率也大，故在相同的玻璃中传播，甲光的折射率大于乙光的折射率，由
可知甲光的速度小于乙光的速度，故C正确；
D．由
可知在水面发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角，故D错误。
故选AC。
15．AD
【详解】
A．光的干涉现象、衍射现象说明光具有波动性，选项A正确；
B．表示危险的信号灯选用红灯的一个重要原因是因为红光更容易发生衍射现象，选项B错误；
C．在太空空间站中，竖直水膜处于完全失重状态，各处的厚度相等，则不能观察到彩色的干涉条纹，故C错误；
D．若遮住一个缝，则会发生单缝衍射现象，所以仍能出现明暗相间的条纹，故D正确。
故选AD。
16． 衍射 模糊不清 明暗相间
17．还小
【详解】
光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
18． 较大的中间有小圆孔 很小的不透明圆板
【详解】
比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明挡板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央的小亮点是泊松亮斑．
19． ① ②④
【详解】
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。
20．大约0.8 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱
21．会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环
22．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。
23．（1）亮条纹；（2）
【详解】
（1）中央（O点处）出现亮条纹。
（2）以表示电子的波长，P表示电子的动量，于是有
，
∴
又因，把上面得出的值代入，得出
答案第1页，共2页