5.3光的衍射 综合训练 （word版含答案）

5.3光的衍射
一、选择题（共14题）
1．下列关于光的说法错误的是（　　）
A．图甲中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的折射现象
B．图乙中，激光切割是利用了激光的能量集中性
C．图丙中， 双螺旋结构的发现利用了衍射图样
D．图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的偏振现象
2．关于下列光学现象，说法正确的是（　　）
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
3．如图，a、b两图是由单色光分别入射到a圆孔和b圆孔形成的图像，由两图可以得出（　　）
A．a图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径
B．a图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
C．b图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径
D．b图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
4．关于波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波具有偏振现象，因此电磁波是纵波
B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射
C．波源沿直线减速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低
D．不论机械波、电磁波，都满足 ，式中三参量依次为波速、波长、频率
5．下列对光学现象的认识正确的是（　　）
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
B．雨后天空中出现的彩虹是光的干涉现象
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高
6．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（　　）
A．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的干涉现象
C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
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衍射现象．
7．下列说法正确的是（　　）
A．光纤通信，全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
B．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在高山之巅，其振动周期一定变小
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变小
D．X射线在磁场中能偏转，穿透能力强，可用来进行人体透视
8．如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样。现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是（　　）
A．将会观察到乙图样 B．光屏上条纹更宽
C．移动后，条纹变得模糊 D．该现象说明光具有波动性
9．下列现象属于波的衍射现象的是（　　）
A．敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉页响起来
B．挂在同一个水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另几个也跟着一起振动
C．风从窗外吹进来
D．水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝不受影响地继续向前传播
10．下列说法正确的是（　　）
A．“海市蜃楼”是因为光的衍射原理导致的
B．交警向行进中的汽车发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就可以知道汽车的速度，这是利用了惠更斯原理
C．使要发射的电磁波的频率随所需传递的信号而发生改变的过程叫做调频
D．家用遥控器是用紫外线脉冲信号来实现的
11．关于光现象及其应用，下列说法正确的有（　　）
A．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
B．光照到不透光小圆盘，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑，说明光发生了干涉
C．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率
D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽
12．关于光的现象，下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明了光是一种横波
B．做单缝衍射实验时，单缝宽度变窄，衍射条纹间距变宽
C．医学上用激光来切除肿瘤是应用激光的平行度好的特点
D．增透膜主要应用了光的干涉原理
13．下列说法中不正确的是（　　）
A．泊松亮斑的本质是光绕过盘的边缘产生的干涉现象
B．在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速越小
C．全息照相是利用了光的衍射原理，这就要求参考光和物光有很高的相关性
D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关
E．声波和电磁波本质上是一致的，他们都能产生反射、折射、干涉、衍射等现象
14．下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确是（　　）
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”，上方是景物，下方是蜃景
D．丁图是衍射图像，其最明显的特征是条纹间距不等
二、填空题
15．如图（a）所示，P为一堵高墙，M为高h=0.8m的矮墙，S为一点光源，三者水平距离如图，S以速度v0=10m/s竖直向上抛出，在落回地面前，矮墙在高墙上的影子消失的时间为　 　 s．（取g=10m/s2）；如图b是用激光束对准前钢珠球心后，在屏上观察到钢球暗影中心有一亮斑，屏上显现的是光的　 　图样．
16．在图中，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的　 　（填“干涉”或“衍射”）图样．由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径　 　（填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径．
17．在用《游标卡尺观察光的衍射现象》实验中，可以调节游标卡尺的狭缝宽度，如图是A、B两把卡尺的游标位置，它们的下脚狭缝的宽度，A尺是　 　 mm，B尺是　 　mm，通过它们能观察到明显衍射图样的是　 　尺．
18．用一只小的白炽灯照亮一个中心带有圆孔的遮光板，如果圆孔的直径由1cm逐渐减小到零，则在遮光板后面的光屏上依次出现的现象，先是　 　，后是　 　，接着是　 　，最后是　 　．
19．如图所示，为黄光、蓝光分别通过同一干涉装置形成的干涉条纹中心部分．则图甲为　 　产生的干涉条纹（选填“黄光”或“蓝光”）．若将两种颜色的光以同样的入射角入射到两种物质的介面上，图甲对应的色光发生了全反射，则图乙对应的色光　 　（选填“一定”、“可能”或“不可能”）发生全反射．
三、综合题
20．根据所学知识完成题目：
（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是　 　现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是　 　现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是　 　现象．
（2）要使光产生明显的衍射，条件是　 　．
（3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是　 　．
（4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明　 　．
21．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）．则在下面的四个图中说明：
（1）干涉图样的是　 　（填A ．B ．C ．D）
（2）衍射图样的是　 　（填A ．B ．C ．D）
（3）从左到右的色光ABCD顺序是　 　．
22．用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？
（1）小孔的直径为1cm；
（2）小孔的直径为1mm；
（3）小孔的直径为0.5μm．
答案部分
1．A
【解答】A．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，A错误，符合题意；
B．图乙中，激光切割是利用了激光的亮度高，能量的集中性，B正确，不符题意；
C．图丙中， 双螺旋结构的发现利用了光的衍射图样，C正确，不符题意；
D．图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的偏振现象，D正确，不符题意；
故答案为：A。
2．D
【解答】解：A、蓝光的折射率大于红光的折射率，根据 知水中蓝光的传播速度比红光慢，故A错误；
B、B、光从空气射入玻璃时是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，B错误；
C、镜头镀膜增透是利用了光的干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射能力，故C错误；
D、根据条纹间距公式 ，红光的波长较大，则条纹间距较宽，D正确．
故选：D
3．A
【解答】BD.因为干涉图样为等宽度的亮暗条纹，a图是衍射图像，所以BD不符合题意；
AC.衍射发生的条件是缝隙宽度小于光的波长才能有清晰的衍射图像，如果缝隙宽度过大会观察不到衍射图像，光会沿直线传播，根据图像信息可知，a孔直径小于b孔直径，故答案为：项A符合题意B不符合题意。
故答案为：A。
4．D
【解答】A. 偏振现象是横波特有的现象，所以电磁波是横波，A不符合题意；
B. 光波从空气进入水中后，因折射率波速变小，根据v=λf，可知，波长变小，因此更不容易发生衍射，B不符合题意；
C. 根据多普勒效应，波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，C不符合题意；
D. 机械波、电磁波，都满足v=λf，式中三参量依次为波速、波长、频率，D符合题意；
故答案为：D.
5．D
【解答】阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，A不符合题意；雨后天空中出现的彩虹是光的色散现象，B不符合题意；用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，C不符合题意；某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，D符合题意；
故答案为：D.
6．C
【解答】解：A、在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．故A错误．
B、用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象．故B错误．
C、光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．故C正确．
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：C．
7．C
【解答】解：A、全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，故A错误；
B、单摆的周期公式T=2π ，其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，故B错误；
C、光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，由于波长变短，根据公式△x= λ，则干涉条纹间距变小，故C正确；
D、X射线穿透力较强，但它不带电，不能在磁场中偏转，故D错误；
故选：C．
8．D
【解答】让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；光的衍射现象说明光具有波动性，D符合题意，A、B、C不符合题意。
故答案为：D
9．D
【解答】解：A、敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉页响起来，这种现象是共振现象．故A错误；
B、挂在同一个水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另几个也跟着一起振动，这种现象是受迫振动．故B错误；
C、风从窗外吹进来属于空气的流动．故C错误；
D、水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝不受影响地继续向前传播，属于衍射现象．故D正确．
故选：D
10．C
【解答】解：A、“海市蜃楼”是因为光的折射原理导致的．故A错误；
B、多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；测定汽车的速度使用多普勒现象，故B错误；
C、使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制；使要发射的电磁波的频率随所需传递的信号而发生改变的过程叫做调频．故C正确；
D、家用遥控器是用红外线脉冲信号来实现的．故D错误．
故选：C
11．A,C
【解答】A．油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光，进行光的叠加，形成的干涉条纹，A符合题意；
B．光照到不透光小圆盘，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑，说明光能绕过障碍物，发生了衍射，B不符合题意；
C．光导纤维利用全反射的原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，C符合题意；
D．紫色光的波长小于绿色光的波长，根据 可知，分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较窄，D不符合题意。
故答案为：AC。
12．A,B,D
【解答】解：A、光的偏振现象说明光是横波，故A正确；
B、做单缝衍射实验时，单缝宽度变窄，衍射条纹间距变宽，故B正确；
C、用激光来切除肿瘤是应用激光的频率高的特点，故C错误；
D、光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；
故选：ABD．
13．A,C,E
【解答】解：A、泊松亮斑的本质是光绕过盘的边缘后，继续向前传播的现象，是属于的衍射现象，故A错误；
B、根据公式nv=C，λf=C，在同一种物质中，由不同波长的折射率不同，则其光波的传播速度不一样，波长越短，频率越高，则波速越小，故B正确；
C、全息照相是利用了光的干涉原理，故C错误；
D、经典力学的时间与空间、物体的运动无关，而在相对论中的时间与空间、物体的运动有关，故D正确；
E、声波属于机械波，与电磁波本质上不是一致的，但都能产生反射、折射、干涉、衍射等现象，故E错误；
本题选择错误的，故选：ACE．
14．A,D
【解答】A．甲图是薄膜干涉的图像，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，A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”，B不符合题意；
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，C不符合题意；
D．丁图是衍射图像，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，D符合题意。
故答案为：AD。
15．1.2；衍射
【解答】解：连接M上端点与O点，设H为高墙上没有影子时S上升的最小高度，由相似三角形知 ，解得H=3.2m，由竖直上抛公式H= 解得：t1=0.4st2=1.6s，
t1、t2分别为上升和下降到达H时时间，则矮墙在高墙上的影子消失的时间为1.6﹣0.4=1.2s；
在屏上观察到钢球暗影中心有一亮斑，屏上显现的是光的衍射图样．
故答案为：1.2，衍射
16．衍射；小于
【解答】解：A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，B中出现圆形亮斑．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．题图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10﹣7 m数量级上，所以题图A对应的圆孔的孔径比题图B所对应的圆孔的孔径小．题图B的形成可以用光的直线传播解释．
故答案为：衍射，小于．
17．21.3；0.3；B
【解答】解：A尺、游标卡尺的固定刻度读数为21mm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.1×3mm=0.3mm，所以最终读数为：21.3mm；
B尺、游标卡尺的固定刻度读数为0mm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.1×3mm=0.3mm，所以最终读数为：0.3mm；
根据光的明显衍射条件可知，通过它们能观察到明显衍射图样的是B尺，
故答案为：21.3，0.3，B．
18．一个圆形亮斑；若干同心圆（衍射图形）；间距变大，同时变暗；完全变暗
【解答】解：用点光源S照射小孔，开始由于光的直线传播，在光屏上形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后形成小孔衍射，在光屏上形成范围逐渐增大的明暗相间的同心圆环，小孔逐渐减小到零的过程中，由于透过小孔的光减小，同时间距变大，则圆环亮度逐渐减弱，最后到完全变暗．
故答案为：一个圆形亮斑，若干同心圆（衍射图形），间距变大，同时变暗，完全变暗
19．蓝光；可能
【解答】解：干涉条纹的间距与波长成正比，黄光的波长比蓝光长，则知图甲为蓝光产生的干涉条纹．
介质对蓝光的折射率大于对黄光的折射率，由临界角公式sinC= 知，蓝光的临界角小于黄光的临界角，则若将两种颜色的光以同样的入射角入射到两种物质的介面上，甲图对应的蓝光发生了全反射，则图乙对应的黄光可能发生全反射．
故答案为：蓝光，可能．
20．（1）干涉；光的色散；光的衍射
（2）障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象
（3）红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远
（4）光是一种横波．
【解答】解：（1）肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；而瀑布在阳光下呈现的彩虹，是光的折射色散现象，对于通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，故A正确，BCD错误．
故选：A；（2）光波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小．所以光看做直进的条件是障碍物或孔的尺寸远大于光的波长；（3）根据干涉条纹公式△x= λ，可知：波长越长的，中间条纹较宽，且条纹间距也越大；
可知，当发生光的衍射时，则波长越长的，衍射条纹越宽，
因此红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远；（4）纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了．而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象，
故答案为：（1）干涉，光的色散，光的衍射；（2）障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象；（3）红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远；（4）光是一种横波．
21．（1）AC（2）BD（3）红光、紫光、蓝光、黄光
【解答】解：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故从左边两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距△x= λ可知波长λ越大，△x越大，故A第一个是红光，C是蓝光．
单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故D为黄光单缝衍射图样．
故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．
故答案为：（1）AC；（2）BD；（3）红光、紫光、蓝光、黄光．
22．（1）解：小孔的直径大小决定屏上的现象．当孔的直径较大，比光的波长大得多时，光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相比时，光的衍射现象明显．
当圆孔的直径为1cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑．这是光沿直线传播的结果
（2）解：当圆孔的直径为1mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像．这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果
（3）解：当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹．这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生明显衍射的结果