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.下列四种现象,不是光的衍射现象造成的是( )
A.通过游标卡尺两卡脚间狭缝观察发出红光的灯管,会看到平行的明暗相间的条纹
B.不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑
C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子
D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环
2.如图所示a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样,分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A.a、b是光的衍射图样
B.c、d是光的衍射图样
C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
3.如图,某同学用激光器作为光源,在不透光的挡板上开一条窄缝,进行光的衍射实验。在光屏上观察到的图样可能是图中的( )
A. B. C. D.
4.2020年4月24日拍到的日晕(又叫圆虹)照片如图。在特定条件下眼睛对着太阳看,看见在太阳周围形成内红外紫的彩色光环,它的成因主要是( )
A.光在人眼球中折射形成
B.光在进入人眼时发生衍射形成
C.光在穿过大气时在一定气象条件下干涉形成与薄膜干涉原理相同
D.光在穿过大气时在特定气象条件下折射形成与彩虹的形成原理相同
5.下列说法中正确的有( )
A.在干涉图样中,振动加强区域的质点的位移可能小于振动减弱区域质点的位移
B.在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率,若其小于地球上这些元素静止时的发光频率,则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球
C.未见其人先闻其声,是因为声波波长较长,发生了干涉现象
D.单摆的周期与振幅无关,所以无论静止释放摆球时的摆角为多少,周期不变
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.霓是大气中有时和虹一起出现的一种光的现象,也叫“副虹”。它的形成原理与彩虹大致相同,太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次,是经过水珠的两次折射和两次反射形成的,其成因的简化示意图如图所示,其中a、b是两种不同频率的单色光,则a、b两光相比较( )
A.b光的频率更高
B.在同一介质中,a光的传播速度更快
C.分别照射同一狭缝,a光通过狭缝时的衍射现象更明显
D.从水中射入空气时,b光发生全反射的临界角更大
8.对于光的衍射现象的定性分析,下列说法错误的是( )
A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象
B.光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D.光的衍射现象说明了光具有波动性
9.5G时代移动通信技术采用3300×106Hz~5000×106Hz频段的电磁波,相比于现有的4G移动通信技术采用的1880×106Hz~2635×106Hz频段而言,具有更大的优势,下列说法正确的是( )
A.4G和5G信号相遇可能发生稳定干涉
B.4G和5G信号既可以有线传播,也可以无线传播
C.5G信号比4G信号遇到相同障碍物时衍射现象更明显
D.在真空中5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快
10.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.甲图属于薄膜干涉,也被称为“牛顿环”
B.乙图是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度
C.丙图是双缝干涉原理图,若P到、的路程差是半波长的奇数倍,则P处是亮条纹
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
11.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
12.如图所示的四种光学现象,其中一种光学原理与其他几种不同的是( )
A.光照射肥皂膜得到的图样 B.光通过圆孔得到的图样
C.泊松亮斑 D.光照射针尖得到的图样
二、填空题
13.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.
14.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,这一实验支持了光的________ (填“波动说”“微粒说”或“光子说”)
15.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________.
16.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
17.分析下面所叙述的物理现象并进行分类,属于光的折射的是______;属于光的干涉的是_______________
①阳光经过厚玻璃角,在地面上的彩色条纹
②雨后路面上油墨上的彩色条纹
③单色光经过小孔后在屏上出现的明暗相间的圆环
④肥皂泡在阳光下看起来五颜六色
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.
19.两人分别站在一堵墙的两侧,彼此看不见却能相互对话,这是为什么
20.在观察光的衍射现象的实验中,保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将如何变化 该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律。在什么情况下光才可视为直线传播
21.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?
22.在挡板上安装一个宽度可以调节的狭缝,缝后放一个光屏。用平行单色光照射狭缝,当缝的宽度较小时,我们会从光屏上看到衍射条纹。此时,如果进一步调小狭缝的宽度,所看到的衍射条纹有什么变化?做这个实验,看你的判断是否正确。也可以用游标卡尺两个卡脚之间的缝隙做单缝,用眼睛通过这个单缝观察线状光源。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【详解】
在选项C中,电线的直径要比光的波长大很多,根本不能发生明显的衍射现象。地面上没有留下电线的影子是由于电线直径与太阳相比,太阳相当于发光面积很大的光源,太阳光可以从电线的侧面照射到地面,使地面没有电线的影子。其他选项均是光的衍射现象造成的。故C符合题意。
故选C。
2.B
【详解】
AC.干涉图样条纹间距相等,由
可知,光波波长长的图样条纹间距大,则AC错误;
BD.衍射图样中间条纹宽,两侧条纹窄,且波长长的图样中间条纹宽,B正确,D错误。
故选B。
3.D
【详解】
因为衍射条纹与单缝平行,条纹中间宽、两边窄
故选D。
4.D
【详解】
太阳周围形成内红外紫的彩色光环是光在穿过大气时在特定气象条件下折射形成,与彩虹的形成原理相同。
故选D。
5.AD
【详解】
A.在干涉图样中,振动加强区域的质点在平衡位置附近振动,振动减弱区域质点也在平衡位置附近振动,则振动加强区域的质点的位移可能小于振动减弱区域质点的位移 ,A正确;
B.根据多普勒效应,在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率,若其小于地球上这些元素静止时的发光频率,则利用多普勒效应可以推知该星球在远离地球,B错误;
C.未见其人先闻其声,是因为声波波长较长,发生了衍射现象,C错误;
D.根据 ,单摆的周期与振幅无关,所以无论静止释放摆球时的摆角为多少,周期不变,D正确。
故选AD。
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】
A.由光路图可知,在第一次折射时,a、b两光的入射角相同,可b光的折射角明显大于a光折射角,由折射率公式,b光折射率小,频率也小,A错误;
B.在相同介质中传播时,由可知,因nbC.分别照射同一狭缝,由产生明显衍射现象的条件可知,a、b光相比,波长越长衍射现象越明显,因为b光的频率小,波长大,所以b光的衍射现象更明显,C错误;
D.从水中射入空气,满足从光密介质射入光疏介质的条件,会产生全反射,由临界角公式可知,因nb故选D。
8.C
【详解】
A. 只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象,故A正确;
B. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓模糊不清,出现明暗相间的条纹,这些条纹是由于来自障碍物上不同位置的光通过障碍物之后叠加时加强活削弱的结果,所以光的衍射现象是光波相互叠加的结果,故B正确;
C.我们所说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,衍射现象不明显,也可以认为光是沿直线传播的。但是,在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象十分明显,这时就不能说光沿直线传播了。因此衍射现象并没有否定光的直线传播的结论。
D. 光的衍射现象说明了光具有波动性,故D正确。
故选C。
9.B
【详解】
A.4G和5G信号频率不同,则相遇时不可能发生稳定干涉,选项A错误;
B.4G和5G信号既可以有线传播,也可以无线传播,选项B正确;
C.5G信号比4G信号的波长短,则遇到相同障碍物时4G信号衍射现象更明显,选项C错误;
D.在真空中5G信号的传播速度与4G信号的传播速度相等,选项D错误。
故选B。
10.B
【详解】
A.甲图是小孔衍射的图样,故A错误;
B.乙图是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整,故B正确;
C.图是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍,则P是亮纹,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍,则P是暗纹,故C错误;
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,故D错误。
故选B。
11.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。
12.A
【详解】
A.光照射肥皂膜得到的图样,属于薄膜干涉现象;
B.光通过圆孔得到的图样,属于衍射现象;
C.泊松亮斑属于衍射现象;
D.光照射针尖得到的图样属于衍射现象。
本题选择光学原理与其他三种不同的,故选A。
13. 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
14. 衍射 波动说
【详解】
光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象叫做光的衍射,这是典型的圆孔衍射.光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性.
15. 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.
16.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。
17. ① ②④
【详解】
[1][2] 阳光经过厚玻璃角,在地面上的彩色条纹,是由于光发生了色散现象,属于光的折射;雨后路面上油墨上的彩色条纹和肥皂泡在阳光下看起来五颜六色都属于薄膜干涉现象;单色光经过小孔后在屏上出现的明暗相间的圆环是属于光的衍射现象。
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.见解析
【详解】
光的波长短,不容易发生衍射,在正常条件下,几乎沿直线传播,因此两人不能互相看到,但是声波的波长较长,和墙的高度相差不多,容易发生衍射,能绕过墙继续传播。
20.减小;光的波长比障碍物小得多
【详解】
保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将减小;该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在光的波长比障碍物小得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
21.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
22.调小狭缝的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
【详解】
单色光的波长一定,当光经过狭缝时发生衍射,继越小,衍射现象越明显,所以调小狭继的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
故答案为:调小狭缝的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
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