4.5光的衍射 同步练习(Word版含解析)

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名称 4.5光的衍射 同步练习(Word版含解析)
格式 docx
文件大小 249.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-17 07:14:51

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文档简介

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.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
2.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
3.若甲、乙两束单色光,经过同一单缝后的衍射图样如甲、乙所示。则下列说法正确的是(  )
A.若单缝宽度变窄,则两种衍射条纹宽度均变窄,条纹亮度也变暗
B.若单缝宽度变窄,则两种衍射条纹宽度都变宽,条纹亮度也变亮
C.在同一介质中传播,甲光比乙光的传播速度小
D.甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是甲光
4.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
5.半圆形玻璃砖横截面如图所示,为直径,点为圆心。在该截面内有、两束单色可见光从空气垂直于射入玻璃砖,两入射点到的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则、两束光(  )
A.在同种均匀介质中传播,光的传播速度较小
B.以相同的入射角从空气斜射入水中,光的折射角大
C.同样条件下,光比光衍射明显
D.分别通过同一双缝干涉装置,光的相邻亮条纹间距小
6.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
7.下列说法不正确的是(  )
A.5G的电磁波比4G的电磁波衍射能力更强
B.天空是亮的原因是大气对阳光的散射
C.天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射
D.晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被吸收掉了
8.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
9.一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
10.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
11.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
12.某实验小组用自制狭缝观察光的干涉、衍射现象,在光屏上分别得到图乙、图丙两幅图样。关于P处放置的自制狭缝,下列说法正确的是(  )
A.乙对应双缝,丙对应单缝
B.乙对应单缝,丙对应双缝
C.都是单缝,乙对应的单缝较宽
D.都是双缝,丙对应的双缝间距较大
二、填空题
13.在一个小电灯和光屏之间,放一个带圆孔的遮光板,在圆孔直径从1 cm左右逐渐变小直到闭合的整个过程中,在屏上依次可看到_____、_____、_____、_____几种现象。(选择下列现象,将序号填入空中)
①完全黑暗 ②小孔成像 ③衍射光环 ④圆形亮斑
14.凡是波都具有衍射现象,而把光看做直线传播的条件是_______,要使光产生明显的衍射的条件是______。
15.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.
16.如图,在双缝干涉实验中,S1和S2为狭缝,P是光屏上的一点,已知双缝S1、S2和P点的距离差为m,用单色光A在空气中做双缝干涉实验,若光源到缝S1、S2距离相等,且A光频率为Hz。则P点处是___________(填“亮”或“暗”)条纹;若将S2用遮光片挡住,光屏上的明暗条纹___________ (填“均匀”或“不均匀”)分布。 (光在空气中的速度)
17.在白炽灯照射下,从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹,这是光的______现象;通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯,也会看到彩色条纹,这是光的______现象.
三、解答题
18.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.
19.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。
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.如图所示,让烛光照射到一块遮光板上,板上有一个可自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时,试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)。
22.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?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.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。
2.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。
3.C
【详解】
AB.若单缝宽度变窄,则两种衍射条纹宽度都变宽,因为通过的光变少,所以亮度变暗。AB错误;
C.甲、乙两束单色光,经过同一单缝后乙光的中央亮条纹较宽,说明乙光波长较长,则在同一介质中乙光的折射率较小,根据
可知,甲光比乙光的传播速度小。C正确;
D.乙光的折射率较小,根据
所以乙光的临界角较大,则甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是乙光。D错误。
故选C。
4.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。
5.C
【详解】
A.由图可知a光没有发生全反射,b光已发生全反射,b光的临界角小,由临界角公式
sinC=
知b光的折射率大,根据
n =
可知在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大,A错误;
B.由折射率公式
n =
可知以相同的入射角i从空气斜射入水中,b光的折射角小,B错误;
C.a光的折射率n小,频率低,波长λ长,所以a光比光衍射明显,故C正确;
D.根据干涉条纹间距公式
λ
a光的波长λ长,相邻亮条纹间距大,故D错误。
故选C。
6.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。
7.A
【详解】
A.5G的电磁波比4G的电磁波频率大,波长短,则衍射能力更弱,选项A错误,符合题意;
B.天空是亮的原因是大气对阳光的散射,选项B正确,不符合题意;
C.大气对光的散射有一个特点:波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射。天空是蓝色的,这是因为大气对阳光中波长较短的蓝光散射得较多,故C正确,不符合题意;
D.波长较短的光容易被大气散射,波长较长的光不容易被大气散射,傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时,蓝光、紫光大部分被吸收掉了;而红光和橙光不容易被大气吸收;所以晚霞呈红色,故D正确,不符合题意;
故选A。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.A
【详解】
双缝干涉是亮暗相间的等宽条纹,单缝衍射图像的中间是宽亮条纹,两侧是明暗交替的窄条纹,所以图乙是双缝干涉,图丙是单缝衍射。
故选A。
13. ④ ② ③ ①
【详解】
在圆孔较大时,光沿直线传播,在屏上得到一个光亮的圆,缩小圆孔,亮圆也随之缩小;然后在屏上得到小灯泡的倒立的像,这种现象叫小孔成像,光仍然是沿直线传播;圆孔缩小到一定程度时,发生衍射现象,在屏上就得到一些明暗相间的圆环,圆孔进一步缩小直到闭合,光环数增多、面积扩大,光环亮度减弱直到完全黑暗。所以依次是:④圆形亮斑、②小孔成像、③衍射光环、①完全黑暗。
14. 障碍物或孔的尺寸远大于光的波长 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
【详解】
[1][2]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,衍射现象才会明显,否则看成直线传播,即光看做直线传播的条件是障碍物或孔的尺寸远大于光的波长
15. 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;
16. 暗 不均匀
【详解】
[1]设A光在空气中波长为λ,由得,光的路程差,所以
即从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ的3.5倍,所以P点为暗条纹。
[2]将S2用遮光片挡住。光屏上得到的是衍射条纹,所以是不均匀分布的。
17. 干涉 衍射
【详解】
从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹,这是薄膜干涉现象
通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯,也会看到彩色条纹,这是单缝衍射现象
故答案为干涉;衍射
18.(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
19.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。
20.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
21.见解析
【详解】
当三角形孔较大时,屏上出现一个三角形光斑,如图甲所示,随着三角形缓慢地收缩,光斑逐渐变小;当三角形孔小到一定程度时,屏上会出现倒立的烛焰,如图乙所示;继续使三角形孔缓慢收缩,可以观察到小孔衍射图样;当孔闭合时,屏上就会一片黑暗。
22.会观察到中央为亮圆,周围为彩色的圆环
【详解】

答案第1页,共2页
答案第1页,共2页