人教版选择性必修一第四章光的衍射专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 某次光的衍射实验中,观察到如图所示的明暗相间的图样,则障碍物为( )
A. 很小的不透明圆板 B. 中间有较小圆孔的不透明挡板
C. 很大的不透明圆板 D. 中间有较大圆孔的不透明挡板
2. 利用图所示的装置示意图,观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图中甲和乙两种图样。下列关于处放置的光学元件说法正确的是( )
A. 甲对应单缝,乙对应双缝 B. 甲对应双缝,乙对应单缝
C. 都是单缝,甲对应的缝宽较大 D. 都是双缝,甲对应的双缝间距较大
3. 某同学观察到波长相同的水波通过两个宽度不同的狭缝时的现象,如下图所示,下列说法正确的是( )
A. 水波通过狭缝后波长变短
B. 这是水波的衍射现象,有些波不能发生衍射现象
C. 此现象可以说明,波长一定,缝越窄衍射现象越明显
D. 此现象可以说明,缝宽一定,波长越长衍射现象越明显
4. 关于光的衍射,下列说法正确的是( )
A. 电磁波中频率最高的射线,最容易用它来观察衍射现象
B. 泊松亮斑是光通过小圆盘发生衍射时形成的
C. 单缝衍射形成的条纹宽度相同、亮度相同
D. 光的衍射现象说明光具有粒子性
5. 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.
6. 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,、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,光的传播速度较大
B. 用同一装置做单缝衍射实验,光中央亮条纹更宽
C. 通过同一装置发生双缝干涉,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,光的临界角较小
7. 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图所示的衍射图样,据此可以判断出( )
A. 甲、乙两图都是光线射到圆孔后的衍射图样,图甲中孔的直径较大
B. 甲、乙两图都是光线射到圆板后的衍射图样,图乙中板的直径较大
C. 图甲是光线射到圆孔后的衍射图样,图乙是光线射到圆板后的衍射图样
D. 图乙是光线射到圆孔后的衍射图样,图甲是光线射到圆板后的衍射图样
8. 下面事实正确的是( )
A. 光的偏振说明光是纵波
B. 在水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象
C. 白光通过双缝呈现彩色的明暗相间的条纹是光的衍射现象
D. 物体边缘在光照下出现了明暗相间的条纹是光的衍射现象
9. 如图所示,当用白光照射窄缝时,在屏上可以看到白光产生的干涉条纹,若在前放一块红色的滤光片,在前放一块蓝色的滤光片,则上观察到( )
A. 红光和蓝光相遇的干涉条纹 B. 红光的衍射条纹和蓝光的衍射条纹
C. 两条光斑,一条是红色,一条是蓝 D. 无法确定屏上出现条纹的情况
10. 如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是单色光形成的干涉或衍射图样,根据各图样的特点可知
A. 甲图是光的衍射图样 B. 乙图是光的干涉图样
C. 丙图是光射到圆孔后的干涉图样 D. 丁图是光射到圆板后的衍射图样
二、填空题(本大题共2小题,共26.0分)
11. 如图所示,、两幅图是由单色光分别入射到两圆孔形成的图像,
由图判断是光的______________ 选填“干涉”或“衍射”图像.
图所对应的圆孔径_______________选填“大于”或“小于”图所对应的圆孔孔径.
12. 利用如图所示装置,可以在光屏上观察到明暗相间的条纹,这是光的______现象,若保持单缝到光屏的距离不变,调节狭缝的缝宽,则屏上明暗相间的条纹间距将随单缝宽度的减小而______选填“增大”、“减小”或“不变”.
三、简答题(本大题共1小题,共14.0分)
13. 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。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
发生明显衍射的条件:只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下,才能发生明显的衍射现象。
很大的中间有大圆孔的不透明挡板和很大的不透明圆板不会发生衍射现象,很小的不透明圆板出现泊松亮斑。
该题考查单孔衍射的图样,要牢记单孔衍射和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。
【解答】
A、用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点,即泊松亮斑,故A错误。
B、用光照射中间有较小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样,故B正确。
C、很大的不透明圆板时后面是一片阴影,故C错误。
D、在做衍射实验中,如果不透明挡板中间的圆孔比较大时,不会发生衍射现象,或者衍射现象不明显,观察不到明暗相间的图样,故D错误。
故选:。
2.【答案】
【解析】解: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,向两边渐渐减小,
因此甲对应单缝,乙对应双缝,故A正确,BCD错误。
故选:。
考查干涉与衍射条纹,掌握两者的区别与联系,理解干涉的条件,与明显的衍射的条件。
3.【答案】
【解析】
【分析】
真正掌握了明显的衍射现象的图样和发生明显的衍射现象的条件是解决此类题目的金钥匙。
波绕过障碍物继续传播的现象即波的衍射,故可以根据发生明显的衍射的条件可以判定两孔的尺寸的大小或波长的长短。
【解答】
A.水波通过狭缝后,因波速与频率不变,依据公式,则有波长不变,故A错误;
B.一切波均有衍射现象,而波发生明显的衍射现象的条件是: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,故B错误;
从图可知,波长一定,缝越窄衍射现象越明显,而并不是得出:缝宽一定,波长越长衍射现象越明显,因图中只有缝宽在变化,故C正确,D错误。
故选:。
4.【答案】
【解析】
【分析】
电磁波中频率最大为射线,波长最短,最不容易发生衍射现象;
光的衍射现象:绕过阻碍物继续向前传播;
衍射条纹宽度与亮度都不相同;
衍射现象说明光具有波动性。
考查光的衍射的原理,及其应用,掌握干涉与衍射条纹宽度的区别,理解光的粒子性与波动性。
【解答】
A.电磁波中频率最大为射线,波长最短,最不容易发生衍射现象,故A错误;
B.泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的,故B正确;
C.单缝衍射形成的条纹宽度与亮度都不相同,故C错误;
D.光的衍射现象说明光具有波动性,并不是粒子性,故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查光的干涉与衍射的原理,掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径,故要加强对基础知识的记忆。根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大,越向两侧宽度越小,而波长越大,中央亮条纹越粗进行判断。
【解答】
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A正确,BCD错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
由图看出,太阳光射入六角形冰晶时,光的偏折角小于光的偏折角,由折射定律得出折射率关系,就知道波长关系;再根据干涉条纹间距公式比较条纹间距;依据临界角公式比较临界角的大小。
本题可以用红光与紫光类比光和光,对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系,是考试的热点,要牢固掌握。
【解析】
A.由图看出,太阳光射入六角形冰晶时,光的偏折角小于光的偏折角,由折射定律得知,六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率,由知光的传播速度小,故A错误;
B.光的折射率小,波长长,波动性强,用同一装置做单缝衍射实验,光中央亮条纹更宽,故B错误。
C.光的折射率小于光的折射率,光的频率小于光的频率,所以光的波长大于光的波长,根据,光相邻条纹间距大,故C正确;
D.由临界角公式,光的折射率小,光的临界角大,故D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
小孔衍射图样为明暗相间的圆环;光线射到不透光的圆板上形成的衍射图样为光绕到影子区域中的现象;
本题分清光的小孔衍射图案和通过不透明圆板后的衍射图样。
【解答】
用激光束照射圆孔和不透明圆板后,圆孔形成明暗相间的、不等亮、不等间距的圆环,不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑,则知甲是光线射到圆孔后的衍射图样,乙是光线射到圆板后的衍射图样,故C正确,ABD错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】本题考查物理光学的知识,要掌握光的干涉、衍射、偏振等知识,注重对基础知识的积累,加强对基本概念的深入理解,是学习物理的关键。
【解答】
A.偏振是横波特有的现象,光的偏振说明光是横波,故A错误;
B.在水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象,故B错误;
C.白光通过双缝呈现彩色的明暗相间的条纹是光的干涉现象,故C错误;
D.物体边缘在光照下出现了明暗相间的条纹是光的衍射现象,故D正确;
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查干涉的条件和衍射现象。只有频率相同,相位差恒定的两列光波才能发生稳定的干涉;当缝、孔以及障碍物的尺寸与波长相差不多,甚至比波长更小时,会发生明显的衍射现象,结合题意可知,光通过单缝可以发生衍射现象,由此分析即可正确求解。
【解答】
在双缝中的缝前放一红色滤光片只能透过红光,在缝前放一蓝色滤光片只能透过蓝光,由于蓝光和红光的频率不同,则不能发生干涉;由题意,当用白光照射窄缝时,在屏上可以看到白光产生的干涉条纹,说明光通过单缝是可以发生衍射现象的,因此光屏上会出现红光衍射条纹和蓝光的衍射条纹,故B正确,ACD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了干涉衍射图样的特点,根据干涉衍射图样的性质分析。
【解答】
A.是光的双缝干涉图样,条纹间距相等,A错误;
B.是光的单缝衍射图样,中央亮条纹最宽,向外条纹变窄,间距变小,B错误;
C.是圆孔衍射图样,C错误;
D.是泊松亮斑光照射在小圆盘上却出现中央亮斑,是光的衍射图样, D正确。
11.【答案】衍射 ;小于
【解析】
【分析】
只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象;
考查光的衍射图样及发生衍射的条件。
【解答】
图是光的衍射图样,由于光波波长很短,约在 数量级上,所以图对应的圆孔径比图所对应的圆孔的孔径小,图的形成可以用光的直线传播来解释,故孔径小于孔径;
故填:衍射;小于。
12.【答案】衍射 增大
【解析】解:光传播到障碍物的后面的区域,由于是单缝不可能发生两列光的叠加,故只能发生衍射现象.
发生明显衍射现象的条件是:孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长还小,故单缝宽度越小越容易发生衍射现象,故缝越小,条纹间距越大.
故答案为:衍射,增大.
光传播到障碍物的后面的区域,由于是单缝不可能发生两列光的叠加,故只能发生衍射现象.单缝宽度越小越容易发生衍射现象,故缝越小,条纹间距越大.
掌握了单缝衍射的现象和特点即可顺利解决此类题目.
13.【答案】单色光的波长一定,当光经过狭缝时发生衍射,即狭缝越小,衍射现象越明显,所以调小狭缝的宽度时,我们看到衍射条纹宽度增大。
故调小狭缝的宽度时,我们看到衍射条纹中亮条纹的亮度有所降低,但宽度增大。
【解析】见答案
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