5.3光的衍射 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）选择性必修一 5.3 光的衍射 同步练习
一、单选题
1．如图实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是（　　）
A．光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象
B．光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻条纹间距增大
D．将线光源S沿竖直方向面镜，相邻条纹间距减小
2．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
3．下列说法不正确的是（　　）
A．图1为检验工件平整度的装置，利用了薄膜干涉的原理
B．图2为光照射不透明小圆板得到的衍射图样
C．图3中沙漠蜃景属于光的全反射现象，其产生的原因是沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大
D．图4的原理和照相机镜头表面加上增透膜的原理是不同的
4．一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单的，激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是v（也称频率宽度），其中Δv，v+△v和v－△v分别记为“上限频率”和“下限频率”。某红宝石激光器发出的激光（其“上限频率”和“下限频率”对应的光分别记为a光和b光）由空气斜射到实心玻璃球表面，入射角为i，如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．b光在玻璃中传播速度较小
B．b光更容易发生明显的衍射现象
C．相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小
D．逐渐增大i角，a光从玻璃球射向空气时先发生全反射
5．下列说法不正确的有（ ）
A．伽利略最早发现单摆等时性原理，惠更斯得出了单摆周期公式
B．物理学家泊松将光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑，说明光发生了衍射现象，牛顿环说明光发生了干涉现象
C．奥斯特发现了电流的磁效应，焦耳发现了电流的热效应
D．用同一装置做托马斯杨干涉实验，若得到的A单色光条纹间距比B单色光条纹间距大，则在同一介质中A光的波长长、波速大，对介质的折射率大、临界角大
6．在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到（　　）
A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧形条纹
C．彩色的直条纹 D．彩色弧形条纹
7．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　 　）
A．甲图是光的干涉图样
B．乙图是光的衍射图样
C．丙图是利用光的折射原理
D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率
8．一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光a和b，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．该种玻璃对a光的折射率较大 B．在玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
C．逐渐增大角，b光先消失 D．a光比b光更容易发生衍射现象
9．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（　　）
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，它是由于光在被检测玻璃板的上下表面反射后叠加的结果
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
10．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
11．对光的衍射现象的定性分析，不正确的是（　　）
A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物偏离直线传播的现象
B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论
12．如图所示，某同学在水槽底部点先后放置两个单色点光源1、2，他在水面上先后观察到两个圆形发光区域。放置光源1时，发光区域的直径为，放置光源2时，发光区域的直径为。水面上方可认为是真空区域，水的深度为，下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，光源1所发光的波长小于光源2所发光的波长
B．光源2所发的光比光源1所发的光更容易发生衍射现象
C．在水中，光源1所发光的传播速度小于光源2所发光的传播速度
D．水对光源1所发光和光源2所发光的折射率之比为
13．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
14．下列唯一正确的说法是（　　）
A．在单缝衍射实验中，将入射光由红色换成绿色，衍射条纹间距变宽
B．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的折射现象
C．只有狭缝宽度要远小于波长才发生衍射现象
D．用光的干涉现象可以用检查工件平面的平整度
15．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
二、填空题
16．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的_____（选填“折射”“干涉”或“衍射”）．当缝的宽度______（选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显．
17．如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后面屏上的阴影中心出现了一个亮斑，被称为泊松亮斑，这是光的_______现象，这一实验有力地支持了光的_________说。
18．通过如图1所示的装置可研究光的干涉和衍射现象．从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况．图2分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况．下列有关A、B两种色光的说法中正确的有________．
A．光通过的可能是缝板上的单缝
B．A光的波长比B光的波长长
C．A光的频率比B光的频率大
D．A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度
E．A光比B光更容易发生衍射现象
19．下列说法正确的是_________．
A．泊松亮斑是光的衍射现象
B．彩虹现象与光的全反射有关
C．全息照相利用了激光的干涉原理
D．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性
E.不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
三、解答题
20．分析以下现象产生的原因：
（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光；
（2）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒；
（3）光线照在花布上，可以看见花布上的图样。
21．查阅资料，简述菲涅耳圆孔衍射。
22．下列在生活中常常看到的自然现象，分别属于什么光学现象？
（1）漂浮在水面上的油花呈现彩色；
（2）透过尼龙纱巾看发光的电灯，可看到比纱巾方孔大的彩色网络；
（3）夏天早晨草地上露水在阳光照射下出现彩色光点。
23．用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝且让狭缝与日光灯管或其他线状光源平行，你会观察到怎样的现象？试解释这个现象。
24．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
AB．平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，不是光的衍射现象，AB错误；
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，即L增大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，C正确；
D．若将线光源S沿竖直方向面镜平移，相当于减小了两束干涉光的间距d，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
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。
3．D
【详解】
A．图1中利用了薄膜干涉的原理，同一明条纹处空气膜的厚度相同，由弯曲的条纹可知，P处的空气膜厚度与其右边的空气膜厚度相同，即P处凹陷，而Q处的空气膜厚度与其左边的空气膜厚度相同，即Q处凸起，故A正确；
B．图2为光线照射不透明小圆板得到的衍射图样，即泊松亮斑，故B正确；
C．沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大，从远处物体射向地面的光发生全反射形成沙漠蜃景，故C正确；
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象，照相机镜头表面加上增透膜是利用薄膜干涉，它们的原理相同，故D错误。
本题要求选不正确的，故选D。
4．B
【详解】
A．由题意可知，b光频率更小，其折射率更小，由公式
可知，b光在玻璃中传播速度较大，A错误；
B．由题意可知，b光频率更小，由公式
可知，b光波长更大，即b光更容易发生明显的衍射现象，B正确；
C．由公式
可知，由于b光波长更大，b光产生的干涉条纹间距较大，C错误；
D．由几何关系可知，光进入玻璃球后的折射角与到达另一侧时的入射角是相等的，根据光路可逆可知，增大开始时的入射角，两束光从玻璃球射向空气时都不会发生全反射， D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．伽利略最早发现单摆等时性原理，惠更斯得出了单摆周期公式，选项A正确，不符合题意；
B．物理学家泊松将光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑，说明光发生了衍射现象，牛顿环说明光发生了干涉现象，选项B正确，不符合题意；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，焦耳发现了电流的热效应，选项C正确，不符合题意；
D．用同一装置做托马斯杨干涉实验，若得到的A单色光条纹间距比B单色光条纹间距大，根据
可知，则在同一介质中A光的波长长、频率小，对介质的折射率小、根据
可知传播速度大，根据
则临界角大，选项D错误，符合题意。
故选D。
6．C
【详解】
通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），白炽灯发出的是复色光，可以看到彩色的衍射条纹间距不同，条纹与狭缝平行，成为彩色直条纹，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．C
【详解】
AB．由图可知，甲为光的衍射图样，而乙为光的干涉图样，故A B错误；
C．复色光经过三棱镜后会成为单色光，是光的色散现象，利用了光的折射原理，故C正确；
D．光导纤维是利用了光的全反射原理，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，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
A．a光的偏折程度较大，因此玻璃对a光的折射率较大，故A正确；
B．根据
可知，a光的传播速度比b光小，故B错误；
C．根据
可知，a光的临界角小，先消失，故C错误；
D．a光的折射率较大，频率较大，波长较短，更难发生衍射现象，故D错误。
故选A。
9．C
【详解】
A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，A错误；
B．入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，并不是被检测玻璃板的上下表面反射后的光，B错误；
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹，C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，D错误。
故选C。
10．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。
11．D
【详解】
A．根据光的衍射现象的定义可知选项A正确；
B．衍射图中有亮、暗条纹，这是不同处通过的光叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确；
C．因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项C正确；
D．当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误；
故选D。
12．D
【详解】
AB．由题图可知光源1所发光的临界角较大，所以其折射率较小，频率较小，在真空中的波长较长，更容易发生衍射现象，AB错误；
C．由可知，在水中光源1所发光的传播速度大于光源2所发光的传播速度，C错误；
D．由折射定律可分别有
解得
所以
D正确。
故选D。
13．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。
14．D
【详解】
A．在单缝衍射实验中，入射光的波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，红色光的波长比绿色光的波长长，将入射光由红色换成绿色，衍射条纹间距变小，A错误；
B．在太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的干涉现象，B错误；
C．只要狭缝足够小，任何光都能产生衍射现象，只有狭缝宽度与波长相差不大，或者比波长更小时，就能产生明显的衍射现象，C错误；
D．用光的干涉现象可以检查工件平面的平整度，D正确。
故选D。
15．C
【详解】
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。
16． 衍射 接近
【详解】
通过两支铅笔中间的缝能看到彩色条纹，说明光绕过缝而到人的眼睛，所以这是由于光的衍射现象，由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长少得多时能发生明显衍射现象；
17． 衍射 波动
【详解】
[1]当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后面屏上的阴影中心出现了一个亮斑，被称为泊松亮斑，光偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播，这是光的衍射现象。
[2]衍射现象是波特有的现象，这一实验有力地支持了光的波动说。
18．BDE
【详解】
从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，A错误；由图样可看出，A光的条纹间距大于B光的，由可知，A光的波长大于B光的波长，A光的频率小于B光的频率，B正确，C错误；A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，D正确；由于A光的波长较长，所以更容易发生明显的衍射现象，E正确，故选BDE.
19．ACE
【详解】
A.泊松亮斑是光的衍射现象,证实了光的不动性，故A正确；
B.彩虹是光的折射现象，故B错误；
C.全息照相利用了激光的干涉原理，可以记录光的强弱、频率和相位，故C正确；
D.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的干涉特性，减弱光的发射，从而增加投射能力，故D错误；
E.根据相对论原理可知：不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的，故E正确；
故选ACE。
20．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析；
【详解】
(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光。
(2)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见到灯周围辐射彩色的光芒。
(3)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果。花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时，红色花纹反射红色光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色，同理可以看到各种花纹反射的各种颜色的光，这样就可以看到花布的图样。
21．见解析
【详解】
光源发出的光束照向一小圆孔时，只要小孔的直径小到可以与光的波长相比拟时，光束通过小孔就能产生圆孔衍射图样，光屏上出现一圈一圈明暗相间的同心圆环。波长越长、圆孔越小，衍射现象越明显，衍射范围越大；圆孔越小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱；圆孔衍射进一步证明了光是一种波。
22．(1)薄膜干涉；(2)衍射；(3)色散现象
【详解】
（1）漂浮在水面上的油花呈现彩色是薄膜干涉现象；
（2）透过尼龙纱巾看发光的电灯，可看到比纱巾方孔大的彩色网络是光的衍射现象；
（3）夏天早晨草地上露水在阳光照射下出现彩色光点是光的折射形成的色散现象。
23．会观察到明暗相间的彩色条纹，因为当两支铅笔夹成的狭缝与光波波长接近时，会发生光的衍射现象
【详解】
会观察到明暗相间的彩色条纹，因为当两支铅笔夹成的狭缝与光波波长接近时，会发生光的衍射现象。
24．(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
答案第1页，共2页
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