人教版(2019)选择性必修一 4.5 光的衍射 同步练习
一、单选题
1.如图所示,两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入,经三棱镜折射后相交于点P,下列说法正确的是( )
A.三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率
B.在三棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度
C.同一种介质对a光的全反射临界角大于对b光的全反射临界角
D.在利用a光和b光做衍射实验时,b光的实验现象更明显
2.用下图甲所示的装置可以证明光具有波动性,在M处放置一个单缝或一个双缝后可以在光屏N上得到不同的图样,下列判断正确的是( )
A.放置单缝,得到的是a的图样
B.放置单缝,得到的是b的图样
C.无论放置单缝还是双缝,得到的都是a的图样
D.无论放置单缝还是双缝,得到的都是b的图样
3.一定能使水波通过小孔后,发生的衍射更不明显的方法是( )
A.增大小孔尺寸,同时增大水波的频率
B.增大小孔尺寸,同时减小水波的频率
C.缩小小孔尺寸,同时增大水波的频率
D.缩小小孔尺寸,同时减小水波的频率
4.下列说法正确的是( )
A.水池底部装有不同颜色的彩灯,紫光灯看起来最深
B.向人体内发射一定频率的超声波,被血管中的血液反射后,测得反射波频率的变化,即可知道血液的流速和血管的情况,这是利用了波的多普勒效应
C.光从浅水区射向深水区,传播方向的改变是因为光的衍射
D.泊松亮斑的形成是因为光的干涉
5.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
6.可见光在空气中波长范围是4 400A到7 700A,即4.4×10-4 mm到7.7×10-4 mm,下面关于光衍射条件的说法正确的是( )
A.卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时,才能观察到明显的衍射现象
B.卡尺两脚间的狭缝在小到0.2 mm以下时,通过它观察各种光源,都能看到明显的衍射现象
C.卡尺两脚间的狭缝在小到0.4 mm以下时,通过它观察到线状白炽灯丝,有明显的衍射现象
D.光的衍射条件“跟光的波长可以相比”是非常严格的,即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射
7.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
8.小明同学分别用红光和绿光借助光传感器(不改变单缝与双缝)做“双缝干涉实验”和“单缝衍射实验”,得到四幅图。其中是用红光做的单缝衍射的图像是( )
A. B.
C. D.
9.主动刹车系统在汽车上已经得到广泛运用,人们在汽车的前部安装毫米波雷达,利用雷达波监测驾驶员难以观察的盲区,可通过语音信号提示驾驶员注意行车安全,或汽车主动刹车。关于毫米波(微波),下列说法正确的是( )
A.毫米波不能在真空中传播
B.毫米波比紫外线的波长短
C.毫米波在同种均匀介质中沿直线传播
D.毫米波不能产生衍射现象
10.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
11.2021年12月9日15:40分航天员王亚平老师进行了太空授课,在“水球光学实验”中,透过含有气泡的水球可以看到一正一反的两个人像,产生这一现象的原因是( )
A.光的色散 B.光的折射 C.光的衍射 D.光的干涉
12.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
13.利用图(a)所示的装置(示意图),观察蓝光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图(b)中甲和乙两种图样。则甲应是______(选填“干涉”或“衍射”)图样。若将蓝光换成红光,干涉图样中相邻两个亮条纹的中心间距______(选填“变长”“变短”或“不变”)。
14.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。
15.如图所示两种条纹中,图_______所示是双缝干涉条纹,图_______所示是单缝衍射条纹.
16.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。
17.如图所示,将激光笔发出的激光水平射向凹透镜中心,经过凹透镜扩束后,变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上,用光屏在小钢珠后方接收图像,屏上出现的图样如右图,这是光的____图样,该实验说明光具有____.
三、解答题
18.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?
19.太阳光照射一块遮光板,遮光板上有一个大的三角形孔,太阳光透过这个孔,在光屏上形成一个三角形光斑。请说明:遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时,光屏上的图形将怎样变化?请你说明其中的道理。
20.如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片.
(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系.
(2)试说明照片(4)中中央条纹的颜色及成因.
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.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。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】
A.由图可知,a光的偏转角大,b光的偏转角小,所以三棱镜对a光的折射率大,对b光的折射率小,选项A错误;
B.根据光在介质中传播速度的公式v=分析,因a光的折射率大,b光的折射率小,故在玻璃中b光的传播速度较大,选项B错误;
C.根据sinC=得知,同一种介质中,a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角,选项C错误;
D.因b光的折射率小,波长较长,波动性强,所以在利用a光和b光做衍射实验时,b光的实验现象更明显,选项D正确。
故选D。
2.A
【详解】
在M处放置单缝,得到的是单缝衍射图样:中间宽,两边窄的明暗相间的条纹,如图a;若在M处放置双缝,得到的是双缝干涉图样:等间距的明暗相间的条纹,如图b。
故选A。
3.A
【详解】
波在介质中传播时波速是由介质决定的,与波的频率无关,所以改变波的频率不会改变波速,但由v = λf可知,当波速一定时,减小频率则波长增大,而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多,所以缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率会使衍射现象更明显,而本题为使衍射现象更不明显,则增大小孔尺寸,同时增大水波的频率。
故选A。
4.B
【详解】
A.由折射定律可知,折射率越大,看起来越浅,即紫光灯看起来最浅,故A错误;
B.向人体内发射一定频率的超声波,被血管中的血液反射后,测得反射波频率的变化,即可知道血液的流速和血管的情况,这是利用了波的多普勒效应,故B正确;
C.光从浅水区射向深水区,传播方向的改变是因为光的折射,故C错误;
D.泊松亮斑的形成是因为光的衍射,故D错误。
故选B。
5.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。
6.C
【详解】
障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时,才能发生明显的衍射,但光并没有机械波那么苛刻,缝的宽度太小时,透过的光太弱,不容易观察到衍射现象,通常情况下,缝的宽度在0.4mm左右时,光的衍射现象比较明显,ABD错误,C正确。
故选C。
7.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。
8.A
【详解】
单缝衍射条纹一定不等间距,即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。
故选A。
9.C
【详解】
A.毫米波属于无线电波,在介质中和真空中均可以传播,A项错误;
B.毫米波比紫外线的波长长,B项错误;
C.毫米波的波长短,其传播形式跟光一样,在同种均匀介质中是沿直线传播的,C项正确;
D.衍射是所有波特有的现象,只是毫米波的波长短,遇到障碍物时衍射现象不明显,D项错误。
故选D。
10.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。
11.B
【详解】
水球具有中间厚,边缘薄的特点,因此水球相当于一个凸透镜,当物体在两倍焦距以外时成倒立,缩小的实像。中间的气泡和周围的水,组成了一个凹透镜,凹透镜成正立缩小的虚像,所以两种情况都是光的折射现象。
故选B。
12.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。
13. 衍射 变长
干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象,而衍射条纹中,中间的亮纹的宽度最大。
【详解】
[1]干涉图样的条纹宽度相等,衍射图样的条纹宽度不等、中央最宽。故甲应是衍射图样,乙是干涉图样。
[2]干涉图样中相邻两个亮条纹的中心间距与波长成正比,若将蓝光换成红光,则波长变长,因此条纹间距也变长。
14.还小
【详解】
光的衍射
[1]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。
15. (b) (a)
【详解】
[1]干涉条纹为等间距等宽度的条纹,故图(b)为干涉条纹;
[2]衍射条纹为中间宽,两边窄的不等间距条纹,故图(a)为单缝衍射条纹。
16. 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。
17. 衍射 波动性
【详解】
[1][2]由题意可知,变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上,用光屏在小钢珠后方接收图象,屏上出现的图样:中心有亮点,说明光线已偏离原来的直线方向传播,说明发生了光的衍射现象,光的衍射现象说明光具有波动性.
【名师点睛】
光偏离原来的直线方向,继续向前传播,这是光的衍射现象,光的衍射现象说明光具有波动性.
18.会观察到中央为亮圆,周围为彩色的圆环
【详解】
略
19.见解析。
【详解】
当孔足够大时,由于光的直线传播,所以屏首先出现的是三角形光斑;之后随卷小孔的继续绾小,出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑;驻若小孔的进一步缩小,当尺寸与光波波长相当时,出现了明暗相间的衍射条纹。
20.(1)四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小 (2)白色
【详解】
(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出,由图甲到图丁,衍射现象越来越明显,说明两测量脚间的狭缝越来越小,因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小.
(2)图丁中中央条纹的颜色为白色,因为各种色光在屏中央均为亮条纹,七色光叠加后中央条纹仍为白色
思路分析:根据明显衍射现象的条件可以进行判断
试题点评:考查学生对明显衍射条件的掌握
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.(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。
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