选择性必修一5.3光的衍射同步练习(word版含答案)

选择性必修一 5.3 光的衍射 同步练习
一、单选题
1．甲图是用激光水平照射竖直圆珠笔中的小弹簧得到的衍射图样，它和乙图的DNA双螺旋结构的X射线衍射图样非常相似，我们常用衍射图样来分析事物的形状结构。请根据单缝衍射的实验规律，分析激光通过下列哪个小孔可得到丙图衍射图样（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，柱状玻璃砖的横截面为半圆，O为其圆心，a、b两束单色光从其圆弧面以不同的角度射向玻璃砖的圆心，出射光线重合。则下列说法正确的是（　　）
A．a穿过玻璃砖所需时间比b短
B．a与b相遇能发生干涉
C．a比b更容易发生衍射
D．从同一介质射向空气时发生全反射a的临界角较b的小
3．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（　　）
A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱 B．仍有条纹，但形状与原来不同
C．一片红光 D．光源的像
4．泊松亮斑是光的( )
A．干涉现象,说明光有波动性 B．衍射现象,说明光有波动性
C．干涉现象,说明光有粒子性 D．衍射现象,说明光有粒子性
5．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
6．如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样（　 　）
A． B． C． D．
7．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，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．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
8．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
9．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（　　）
A．雨后的彩虹
B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C．路面上的油膜阳光下呈现彩色
D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑
10．在下列情况中，发生的是光的哪一种现象，说法错误的是（　　）
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象
B．增透膜是利用的是光的干涉现象制成的
C．炎热夏日中午，干燥的柏油马路上看上去有水，能显示车辆的倒影，是光的全反射现象
D．阳光下水面上的油膜会出现彩色花纹是光的偏振现象
11．一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是（　　）
A． B． C． D．
12．关于布朗运动，下列说法正确的是（　　）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理
C．肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象
D．杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，干涉条纹间距变小
13．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
14．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
15．在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样（黑线为暗纹），那么障碍物应是（　　）
A．很小的不透明的圆盘
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆盘
C．很大的不透明圆盘
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆盘
二、填空题
16．下列四幅图片中属于光的干涉的是______，属于光的衍射的是______。
17．某同学利用游标卡尺观察教室内日光灯的衍射现象．他将游标卡尺的两个测量脚逐渐靠近，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯，并让狭缝与日光灯管平行．当游标卡尺之间的狭缝足够小的时候，他观察到了光的衍射现象，此时游标卡尺如下图．
（1）请读出此时游标卡尺的读数________________．
（2）请描述他看到的现象：_______________________________．
18．光通过狭缝，当缝较宽时观察到__________，当缝较窄时观察到__________，在不透明的圆板阴影中心有一亮斑，就是著名的__________亮斑，这也是光的__________现象，它说明了光沿直线传播只是一种__________规律，当____________________时就不再沿直线传播了．
19．某同学做了下面两个实验。他让一列水波通过一个孔时产生了如图1所示的衍射图景，如果想让水波通过小孔继续传播的范围变小，可将左侧挡板适当______（“向左”或“向右”）移动；他用图2所示器材做光的衍射实验，在光屏上能得到______（“图3”或“图4”）所示条纹。
三、解答题
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．（1）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？
（2）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？
22．两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
23．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)。
24．在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据单缝衍射的实验规律：当缝调到很窄时，亮条纹的亮度有所降低，宽度反而增大。丙图衍射图样中间的亮斑呈扁平状，可知激光通过的小孔左右较窄，上下较宽，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．由图知：a光和b光的折射角相等，而b光的偏折程度小，根据折射定律知b光的折射率比a光小，由
知b光在玻璃砖中传播速度大，则b光穿过玻璃砖所需的时间比a光短，故A错误。
B．两束光的折射率不相等，频率不相等，则两光相遇不能发生干涉，故B错误；
C．因b光的频率小，则波长较大，即b光比a光更容易发生衍射，故C错误；
D．因a光的折射率较大，根据
可知，a光的临界角较小，即从同一介质射向空气时发生全反射a的临界角较b的小，故D正确。
故选D。
3．B
【分析】
【详解】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么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，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．B
【详解】
泊松亮斑是光的衍射现象，干涉和衍射是典型的波动性特征，ACD错误B正确
5．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。
6．B
【分析】
【详解】
结合泊松亮斑的特点可知，光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，所以B是泊松亮斑，其他的三个都不是，故B正确，ACD错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．由题图乙可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由知，在冰晶中a光的传播速度较大，故A错误；
B．由于冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，可知a光的波长大于b光的波长，根据可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大，故B正确；
C．同种玻璃对a光的折射率较小，由临界角公式可知，a光发生全反射的临界角较大，故C错误；
D．用同一装置做单缝衍射实验，由于a光的波长较长，故a光的中央亮条纹更宽，故D错误。
故选B。
8．C
【分析】
【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。
9．B
【详解】
A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；
B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；
C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；
D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象，故A正确；
B．增透膜是利用的是光的干涉现象制成的，故B正确；
C．炎热夏日中午，越靠近柏油马路的位置温度越高，空气越稀薄，从而造成空气对光的折射率呈现“上高下低”的分布规律，此时远处的光线斜射向靠近柏油路面附近且入射角大于临界角时将发生全反射，使其看上去像是有水，能显示车辆的倒影，故C正确；
D．阳光下水面上的油膜会出现彩色花纹是光的薄膜干涉现象，故D错误。
本题选错误的，故选D。
11．A
【分析】
【详解】
单色光的单缝衍射图样中间条纹最亮最宽，然后向两边变暗变窄，而双缝则是明暗条纹间距相同。
故选A。
12．B
【详解】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误；
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理，故B正确；
C．肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故C错误；
D．杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，根据可知干涉条纹间距变大，故D错误。
故选B。
13．B
【分析】
【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。
14．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。
15．D
【详解】
圆盘衍射和圆孔衍射的图样对比如下表所示：
种类 异同点 圆盘衍射 圆孔衍射
不同点 中心亮斑 较小。 较大。
亮（暗）环间距 随环的半径增大而减小。 随环的半径增大而增大。
背景 明亮。 黑暗。
相同点 均为明暗相间圆环，中心均有亮斑
由题图可知中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D项正确。
圆盘衍射中央有较大黑斑，在黑斑中心有一个很小的亮斑，这个亮斑叫泊松亮斑。
16． a b、d
【分析】
【详解】
[1][2] 单色光的单缝衍射图样中间条纹最亮最宽，而双缝干涉则是明暗条纹间距相同。属于光的干涉的是a，属于光的衍射的是b、d。
17． 0.1mm 彩色直条纹
【详解】
游标卡尺的固定刻度读数为0mm，游标尺上第1个刻度对齐，所以游标读数为0.1×1mm=0.1mm，所以最终读数为：0+0.1mm=0.1mm；
它看到的是相互平行的彩色直条纹．
18． 直线传播 衍射现象 泊松 衍射 近似 障碍物或孔的尺寸较小
【详解】
[1]光通过狭缝，当缝较宽时观察到直线传播；
[2]由衍射条件可知，当障碍物的尺寸与波长相差不多或小得多时，能发生明显衍射，所以当缝较窄时观察到衍射现象；
[3][4][5][6]在不透明的圆板阴影中心有一亮斑，就是著名的泊松亮斑，这也是光的衍射现象，它说明了光沿直线传播只是一种近似规律，当障碍物或孔的尺寸较小时能发生衍射现象，这时就不再沿直线传播了
19． 向左 图3
【详解】
[1]发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小或相差不多，如果想让水波通过小孔继续传播的范围变小，也就是使衍射现象不明显，可采用的方法是使小缝隙的宽度变大，可将左侧挡板适当向左移动。
[2]激光经过单缝形成的衍射图象，是中央亮纹比其他亮纹又宽又亮，在光屏上能得到图3所示条纹。
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）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；（2）会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环
【分析】
【详解】
(1) 当缝比波长大的多时，光沿直线传播，当缝与波长差不多，大约0.8 mm时会出现衍射条纹；当缝间距变小时，衍射现象更明显，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱；
(2)因为发生了衍射，故会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环。
22．见解析
【分析】
【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。
23．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。
24．先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗
【分析】
【详解】
在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生明显的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页