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
1．2021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
2．下列说法不正确的是（　　）
A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘
B．光在同一种介质中沿直线传播
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光
3．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．医院手术室使用无影灯
4．以下是对一些生活中的现象进行的解，你认为不正确的是（　　）
A．太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液薄膜发生了干涉现象
B．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象
C．用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象
D．用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着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）可以看到彩色条纹，是因为发生了衍射现象
5．如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，，。一束由a、b光组成的复色光线平行于底边BC由AB上M点射入棱镜。经棱镜折射后仅有a光从AC上N点射出。则（　　）
A．与a光相比，b光的临界角较大
B．与a光相比，b光在棱镜中的传播速度更小
C．与a光相比，b光在空气中更容易发生明显的衍射
D．b光能从BC上射出
6．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　）
A．挡板上有两条平行的狭缝
B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄
C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄
D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄
7．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（　　）
A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm
8．以下现象属于光的衍射的是（ ）
A．白光照射水面油膜呈现彩色图样
B．白光经过三棱镜得到彩色图样
C．透过手指缝观察落日看到彩色图样
D．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
9．关于光的干涉及衍射，下列说法中正确的是（　　）
A．通过两支铅笔的狭缝所看到的日光灯的彩色条纹是光的干涉现象
B．光的双缝干涉条纹中间是宽度最大且最亮的明纹
C．激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的衍射原理进行的
D．水面上油膜的彩色条纹是由于光的干涉而形成的现象
10．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．
11．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的．如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（　　）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更宽
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
12．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
13．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
14．如图所示的实验装置，光屏上出现的图像是（　　）
A． B．
C． D．
15．以下说法中正确的是（　　）
A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象
B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C．波长越长的波，越容易发生明显的衍射
D．只有声波、水波才有衍射现象，其他的波不会发生衍射现象。
二、填空题
16．下图所示的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从左往右排列，亮条纹的颜色依次是A___，B___，C___，D___ 选填（红、黄、蓝、紫）
17．在观察光的干涉和衍射的实验中，如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的_______（填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象．
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．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．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？
21．通过两个手指间的狭缝来观察光源，当狭缝宽度逐渐减小时，会观察到什么现象 请试一试，并作出解释。
22．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？
23．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。
24．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
A．交通警示灯选用红灯是因为红光波长，更容易发生衍射现象，从而更容易穿透云雾烟尘，故A正确；
B．光在同一种均匀介质中才沿直线传播，故B错误；
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射，故C正确；
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，因蓝光的波长小于绿光， ，因此形成的干涉条纹间距较大的是绿光，故D正确。
本题选择不正确的，故选B。
3．B
【详解】
A．雨过天晴时，在天空常出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的，A错误；
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；
C．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，增透膜利用的是光的干涉，C错误；
D．医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播，D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，A正确，不符合题意；
B．海市蜃楼是光的全反射，故B错误，符合题意；
C．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹，是薄膜干涉产生的，C正确，不符合题意；
D．通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，会看到彩色条纹，是衍射现象，故D正确，不符合题意；
故选B。
5．B
【详解】
A．a、b光在AC边的入射角是一样的，为30°。b光发生了全发射，a光没有，所以b光的临界角较小，A错误；
B．根据公式
得到b光在棱镜中的折射率大，而
折射率大的，在棱镜中的传播速度小，B正确；
C．波长越小，折射率越大，故b光的波长小于a光的波长，所以a光更容易发生衍射现象，C错误；
D．由于b光发生了全反射，根据角度关系，分析可知到达BC边的光的入射角度也为30°，所以在BC边也发生全反射，故b光不能从BC边射出，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误；
BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关，与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
水波的波长为
要发生明显的衍射现象，障碍物或空的尺寸应与波长相差不多或比波长小，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．白光照射水面油膜呈现彩色图样，是光的干涉现象，A错误；
B．白光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散现象，B错误；
C．透过手指缝观察落日看到彩色图样，是光的衍射现象，C正确；
D．白光经过杨氏双缝得到彩色图样，是光的干涉现象，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A. 通过两支铅笔的狭缝所看到的日光灯的彩色条纹是光的衍射现象，A错误；
B. 光的双缝干涉条纹是等宽度等亮度明暗相间的条纹，B错误；
C. 激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的全反射原理进行的，C错误；
D. 水面上油膜的彩色条纹是由于光的干涉而形成的现象，D正确。
故选D。
10．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。
11．C
【详解】
A．由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由
知b光的传播速度小，A错误；
B．b光的折射率大，波长短，波动性弱，当用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条更窄， B错误；
C．a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，所以a光的波长大于b光的波长，根据
a光相邻条纹间距大，C正确；
D．由临界角公式
a光的折射率小，a光的临界角大，D错误。
故选C。
12．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。
13．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。
14．B
【详解】
用激光器照射直径小于激光束的不透明圆盘，会产生光的衍射现象，中央出现亮点。
故选B。
15．C
【详解】
AD．一切波均能发生衍射现象，AD错误；
B．明显的衍射现象必须是波的波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大，B错误；
C．波长越长的波，越容易发生衍射， C正确。
故选C。
16． 红 紫 蓝 黄
【详解】
AC、双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，条纹宽度相同且等间距，故A、C两个是双缝干涉条纹，根据双缝干涉条纹间距x=可知，波长越大，x越大，红光的波长比蓝光大，故A是红光，C是蓝光．
BD、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，黄光的波长比紫光大，故B为紫光单缝衍射图样，D为黄光单缝衍射图样．
17．衍射
【详解】
泊松亮斑是光的衍射现象形成的．
18． 较大的中间有小圆孔 很小的不透明圆板
著名的泊松亮斑，是光照在小圆盘上却在屏上中央出现亮斑，说明光不在直线传播．单缝衍射图样与障碍物或孔的尺寸是有关系的，不同的障碍物或孔出现的衍射图样是不一样的．
【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．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)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
21．见解析
【详解】
随着手指间狭缝逐渐减小，通过两个手指间的狭缝来观察光源，可以看到彩色条纹，这是因为狭缝较小时，与光源波长相差不大，当光通过狭缝后发生单缝衍射现象，形成光的衍射图样。
22．见解析
【详解】
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
23．（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。
24．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。
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