人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习
一、选择题
1．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）下列哪些现象是光的衍射产生的( )
A．泊松亮斑
B．阳光下茂密的树荫下地面上的圆形亮斑
C．阳光经凸透镜后形成的亮斑
D．平行光照在一个较大障碍物上后，影的轮廓模糊不清
2．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）下列现象中，属于光的衍射的是( )
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．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
3．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）用单色光分别通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是( )
A．用前者做实验时中央是暗的，用后者做实验时中央是亮的
B．用前者做实验时中央是亮的，用后者做实验时中央是暗的
C．中央均为亮点的同心圆形条纹
D．中央均为暗点的同心圆形条纹
4．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习） 点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是( )
A．光的反射
B．光强太小
C．光的干涉，通过剃须刀片中央的孔直进
D．光的衍射
5．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样，图中阴影部分表示亮条纹，下列判断正确的是( )
A．甲为单缝衍射的图样 B．乙为双缝干涉的图样
C．甲为双缝干涉的图样 D．乙为单缝衍射的图样
6．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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．彩色的弧形条纹
7．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）可见光在空气中的波长范围是4400 到7700 ，即4.4×10-4mm到7.7×10-4mm，下列关于光的衍射 条件的说法正确的是( )
A．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才能观察到明显的 衍射现象
B．卡尺两脚间的狭缝在小到0.4 mm以下时，通过它观察线状白炽灯丝，有明显的衍射现象
C．卡尺两脚间的狭缝在小到0.2 mm以下时，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象
D．光的衍射条件“跟光波长可以相比”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射
8．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有频率较小的一部分光才能到达地面
9．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）我们经常看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要的原因是( )
A．红光比其他色光更容易发生衍射
B．红光比其他色光更容易发生干涉
C．红光比其他可见光频率更大
D．红光比其他可见光在玻璃中的折射率小
10．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是( )
A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．将单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
11．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）抽制细丝时可用激光监控其粗细，如 图所示．激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样 宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则( )
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
12．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )
A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d
13．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现亮暗相间的干涉条纹。现 将其中一个窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的亮暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些
B．与原来不相同的亮暗相间的条纹 ，而中央亮条纹变宽些
C．只有一条与缝宽对应的亮条纹
D．无条纹，只存在一片红光
14．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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的图样，那么障碍物应是(黑线为暗条纹)( )
A．很小的不透明的圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明的圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
15．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( )
A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的
B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀
D．干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀
二、填空题
16．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些 的条纹，中央条纹最 、最 ，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越_ ，亮度越 ．
17．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）光产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长 或跟波长相差 ．
18．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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 ．
19．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图所示，甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像，其中图甲是光的
(选填“干涉”或“衍射”)图像。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径
(选填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径。
20．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习） 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”)。
三、解答题
21．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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）试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。
22．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在圆孔后面的光屏上各看到什么现象 (单色光的波长约为5×10-7m)
（1）圆孔的直 径为1 cm。
（2）圆孔的直径为1 mm。
（3）圆孔的直径为0.5 μm。
23．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的速度为c)
24．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图所示，一透明半圆柱体折射率为n＝2，半径为R、长为L．一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出．求该部分柱面的面积S。
25．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，斜边AB＝a．棱镜材料的折射率为n＝．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路线返回的情况)．
答案解析部分
1．【答案】A,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是由小孔成像造成的．阳光经凸透镜后形成的亮斑是光折射会聚后形成的，故B、C错误。
【分析】太阳光通过三棱镜由于光的折射发生了色散现象产生彩色条纹；阳光下肥皂膜上的彩色条纹，是属于薄膜干涉现象；光通过小圆孔后光传播到了“阴影”区域，产生明暗相间的圆环属于光的衍射现象；故属于光的衍射现象。
2．【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉(下节将要学到)的 结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确。
【分析】雨后天空中的彩虹是光的折射与反射；太阳光通过三棱镜产生彩色条纹是光的色散；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉；对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹是光的衍射。
3．【答案】C
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】前者为障碍物小盘的衍射，障碍物后的阴影中央是一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑，是光绕过盘的边缘后在中央叠加后形成的，在亮斑的周围有一个大的影区，在影区的边沿有明暗相间的圆环．圆孔衍射形成的图样是明暗相间的同心圆环，中央是明亮的。
【分析】单色光通过小圆盘得到衍射图形，称为泊松亮斑，小圆孔做衍射实验，衍射图样，它们中央均为亮点的同心圆形条纹，从而即可求解。
4．【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，D选项正确。
【分析】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，属于光的衍射现象。
5．【答案】A,B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】甲图中央条纹最宽，两侧条纹间距呈对称的渐小，是单缝衍射的特点，A正确；乙图条纹宽度几乎不变是双缝干涉图样，B正确。
【分析】单缝衍射条纹中间宽、两边窄，呈现不等间距．双缝干涉条纹等宽、等间距，但也有干涉条纹不等间距。
6．【答案】C
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】白炽灯发出的是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的衍射条纹间距不同，各单色光相互叠加，成为彩色直条纹。
【分析】光偏离直线方向继续传播的现象，称之为光的衍射，白光通过单缝出现彩色条纹，是因各种色光的波长不同导致的。
7．【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射，但光并没有机械波 那么苛刻。
【分析】本题考查明显衍射现象的条件：障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射。
8．【答案】B,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】根据光发生明显衍射的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，根据 知，到达地面的光是频率较小的部分，故选项B、D正确。
【分析】本题考查明显衍射现象的条件：障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射。
9．【答案】A
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射；只要频率相同，均能发生干涉现象；频率都是相同的，但是在不同的介质中其折射率是不同的。
【分析】红色光的波长较长，容易发生衍射现象，能使较大范围内的人看到红色的电灯
10．【答案】A,C,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的 路径越远，条纹间距也越大； 当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故选项A、C、D正确。
【分析】干涉和衍射的本质相同，二者没有严格的界限．它们两者的作用一般是同时存在的，可以用双缝干涉条纹宽度的计算公式 定性讨论单缝衍射的条纹间距的变化。
11．【答案】B,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】由图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)，条 纹间距变宽．B、D选项正确。
【分析】让激光通过细丝，产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细，并根据条纹间距与波长关系，即可求解。
12．【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】单缝衍射图样是明暗相间，条纹间距不等，中间条纹最宽，故b、d正确。
【分析】单色光的单缝衍射图样与双缝衍射图样均是明暗相间，但单缝衍射图样中间明条纹是最宽的，而双缝则是明暗条纹间距相同。
13．【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】本题一开始告诉我们产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一缝后，在屏上得到的是衍射图样， 中央亮条纹较宽，两侧都出现亮暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的亮暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的亮暗相间的条纹且亮度迅速减弱。所以本题正确选项为B。
【分析】本题一开始告诉我们产生了干涉现象，挡住一缝后，在屏上得到的是衍射图样， 中央亮条纹较宽，两侧都出现亮暗相间的条纹。
14．【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】图样为清晰的衍射图样，故B错；图样中心为亮斑，说明障碍物为D；若为A，则中央有一个小亮点，亮点外为大暗环；若 为C，则图样为大暗斑，只是边缘稍模糊.
【分析】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。
15．【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】干涉条纹间距相同，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽．D正确．
【分析】区分干涉与衍射要抓住以下两点：(1)双缝是干涉，条纹间距相等．(2)单缝是衍射，条纹间距不相等．中央亮条纹最宽，两侧为不等间距的明暗相间的条纹。
16．【答案】明暗相间；亮；宽；小；低
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。
【分析】加强掌握相关原理的理解。
17．【答案】小；不多
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】光产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多。
【分析】加强掌握相关原理的理解。
18．【答案】障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多；障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多，要使光产生明显的衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小。
【分析】加强掌握相关原理的理解。
19．【答案】衍射；小于
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】甲图是圆孔衍射图样，乙图是光沿直线传播通过圆孔形成的亮斑。
【分析】单色光通过小孔发生了衍射，小孔越小，衍射越显著。
20．【答案】衍射；波动说
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】该图片中的亮斑为“泊松亮斑”，从图看亮条纹为从里向外越来越窄，越来越暗，为典型的衍射条纹，故这是光的衍射现象。光的衍射现象是光的波动性的独有特征，故该实验支持了光的波动说。
【分析】本题的突破口是：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，可见是光绕过障碍物传到了障碍物的后面，即光发生了衍射现象．
21．【答案】（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，中央条纹即为白色。
【知识点】光的衍射
【解析】【分析】如何分析干涉、衍射图样
在分析干涉、衍射图样时，主要注意图样条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹；若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹。
22．【答案】（1）当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑，这是光沿直线传播的结果。
（2）当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果
（3）当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹，这是由于小孔的尺寸与光波波长差不多，光发生衍射的结果。
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】(1)当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑，这是光沿直线传播的结果。(2)当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果。(3)当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹，这是由于小孔的尺寸与光波波长差不多，光发生衍射的结果。
【分析】凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多，要使光产生明显的衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小。
23．【答案】由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象．要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光线对光导纤维的入射角最小，光导纤维的临界角为 光在光导纤维中传播的路程为 ，光在光导纤维中传播的速度为 所需最长时间为
【知识点】光的衍射
【解析】【分析】根据全反射条件，依据光的折射定律，结合几何关系，即可求解。
24．【答案】半圆柱体的横截面如图所示，OO′为半圆的半径．设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有
式中θ为全反射临界角．
由几何关系得
代入题给条件得S＝RL
【知识点】光的衍射
【解析】 【分析】作出半圆柱体的横截面．光线在透光的边界恰好发生全反射，入射角等于临界角，即可由折射定律求出光线在柱面上的入射角，由几何知识求面积S。
25．【答案】设入射角为θ1，折射角为θ2，由折射定律得＝n ①由已知条件及①式得θ2＝30° ②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示．设出射点为F，由几何关系可得AF＝a ③即出射点在AB边上离A点a的位置．如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示．设折射光线与AB的交点为D．由几何关系可知，在D点的入射角θ＝60° ④设全反射的临界角为C，则sin C＝ ⑤由⑤和已知条件得C＝45° ⑥因此，光在D点发生全反射．设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB＝90°BD＝a－2AF ⑦BE＝BDsin 30° ⑧联立③⑦⑧式得BE＝a ⑨即出射点在BC边上离B点 的位置．
【知识点】光的衍射
【解析】 【分析】光线以 的入射角时，要分入射光线在法线的右侧和左侧两种情况进行讨论研究．根据折射定律求出光线在AC面的折射角．根据几何知识确定光线在AB或BC面上入射角．求出临界角，判断在这两个面上能否发生全反射，画出光路图，求出光线从棱镜射出的点的位置离A或B点的距离。
1 / 1人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习
一、选择题
1．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）下列哪些现象是光的衍射产生的( )
A．泊松亮斑
B．阳光下茂密的树荫下地面上的圆形亮斑
C．阳光经凸透镜后形成的亮斑
D．平行光照在一个较大障碍物上后，影的轮廓模糊不清
【答案】A,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是由小孔成像造成的．阳光经凸透镜后形成的亮斑是光折射会聚后形成的，故B、C错误。
【分析】太阳光通过三棱镜由于光的折射发生了色散现象产生彩色条纹；阳光下肥皂膜上的彩色条纹，是属于薄膜干涉现象；光通过小圆孔后光传播到了“阴影”区域，产生明暗相间的圆环属于光的衍射现象；故属于光的衍射现象。
2．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）下列现象中，属于光的衍射的是( )
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．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉(下节将要学到)的 结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确。
【分析】雨后天空中的彩虹是光的折射与反射；太阳光通过三棱镜产生彩色条纹是光的色散；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉；对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹是光的衍射。
3．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）用单色光分别通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是( )
A．用前者做实验时中央是暗的，用后者做实验时中央是亮的
B．用前者做实验时中央是亮的，用后者做实验时中央是暗的
C．中央均为亮点的同心圆形条纹
D．中央均为暗点的同心圆形条纹
【答案】C
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】前者为障碍物小盘的衍射，障碍物后的阴影中央是一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑，是光绕过盘的边缘后在中央叠加后形成的，在亮斑的周围有一个大的影区，在影区的边沿有明暗相间的圆环．圆孔衍射形成的图样是明暗相间的同心圆环，中央是明亮的。
【分析】单色光通过小圆盘得到衍射图形，称为泊松亮斑，小圆孔做衍射实验，衍射图样，它们中央均为亮点的同心圆形条纹，从而即可求解。
4．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习） 点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是( )
A．光的反射
B．光强太小
C．光的干涉，通过剃须刀片中央的孔直进
D．光的衍射
【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，D选项正确。
【分析】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，属于光的衍射现象。
5．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样，图中阴影部分表示亮条纹，下列判断正确的是( )
A．甲为单缝衍射的图样 B．乙为双缝干涉的图样
C．甲为双缝干涉的图样 D．乙为单缝衍射的图样
【答案】A,B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】甲图中央条纹最宽，两侧条纹间距呈对称的渐小，是单缝衍射的特点，A正确；乙图条纹宽度几乎不变是双缝干涉图样，B正确。
【分析】单缝衍射条纹中间宽、两边窄，呈现不等间距．双缝干涉条纹等宽、等间距，但也有干涉条纹不等间距。
6．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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．彩色的弧形条纹
【答案】C
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】白炽灯发出的是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的衍射条纹间距不同，各单色光相互叠加，成为彩色直条纹。
【分析】光偏离直线方向继续传播的现象，称之为光的衍射，白光通过单缝出现彩色条纹，是因各种色光的波长不同导致的。
7．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）可见光在空气中的波长范围是4400 到7700 ，即4.4×10-4mm到7.7×10-4mm，下列关于光的衍射 条件的说法正确的是( )
A．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才能观察到明显的 衍射现象
B．卡尺两脚间的狭缝在小到0.4 mm以下时，通过它观察线状白炽灯丝，有明显的衍射现象
C．卡尺两脚间的狭缝在小到0.2 mm以下时，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象
D．光的衍射条件“跟光波长可以相比”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射
【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射，但光并没有机械波 那么苛刻。
【分析】本题考查明显衍射现象的条件：障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射。
8．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有频率较小的一部分光才能到达地面
【答案】B,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】根据光发生明显衍射的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，根据 知，到达地面的光是频率较小的部分，故选项B、D正确。
【分析】本题考查明显衍射现象的条件：障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射。
9．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）我们经常看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要的原因是( )
A．红光比其他色光更容易发生衍射
B．红光比其他色光更容易发生干涉
C．红光比其他可见光频率更大
D．红光比其他可见光在玻璃中的折射率小
【答案】A
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射；只要频率相同，均能发生干涉现象；频率都是相同的，但是在不同的介质中其折射率是不同的。
【分析】红色光的波长较长，容易发生衍射现象，能使较大范围内的人看到红色的电灯
10．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是( )
A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．将单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
【答案】A,C,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的 路径越远，条纹间距也越大； 当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故选项A、C、D正确。
【分析】干涉和衍射的本质相同，二者没有严格的界限．它们两者的作用一般是同时存在的，可以用双缝干涉条纹宽度的计算公式 定性讨论单缝衍射的条纹间距的变化。
11．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）抽制细丝时可用激光监控其粗细，如 图所示．激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样 宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则( )
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
【答案】B,D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】由图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)，条 纹间距变宽．B、D选项正确。
【分析】让激光通过细丝，产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细，并根据条纹间距与波长关系，即可求解。
12．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )
A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d
【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】单缝衍射图样是明暗相间，条纹间距不等，中间条纹最宽，故b、d正确。
【分析】单色光的单缝衍射图样与双缝衍射图样均是明暗相间，但单缝衍射图样中间明条纹是最宽的，而双缝则是明暗条纹间距相同。
13．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现亮暗相间的干涉条纹。现 将其中一个窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的亮暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些
B．与原来不相同的亮暗相间的条纹 ，而中央亮条纹变宽些
C．只有一条与缝宽对应的亮条纹
D．无条纹，只存在一片红光
【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】本题一开始告诉我们产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一缝后，在屏上得到的是衍射图样， 中央亮条纹较宽，两侧都出现亮暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的亮暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的亮暗相间的条纹且亮度迅速减弱。所以本题正确选项为B。
【分析】本题一开始告诉我们产生了干涉现象，挡住一缝后，在屏上得到的是衍射图样， 中央亮条纹较宽，两侧都出现亮暗相间的条纹。
14．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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的图样，那么障碍物应是(黑线为暗条纹)( )
A．很小的不透明的圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明的圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】图样为清晰的衍射图样，故B错；图样中心为亮斑，说明障碍物为D；若为A，则中央有一个小亮点，亮点外为大暗环；若 为C，则图样为大暗斑，只是边缘稍模糊.
【分析】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。
15．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( )
A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的
B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀
D．干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀
【答案】D
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】干涉条纹间距相同，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽．D正确．
【分析】区分干涉与衍射要抓住以下两点：(1)双缝是干涉，条纹间距相等．(2)单缝是衍射，条纹间距不相等．中央亮条纹最宽，两侧为不等间距的明暗相间的条纹。
二、填空题
16．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些 的条纹，中央条纹最 、最 ，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越_ ，亮度越 ．
【答案】明暗相间；亮；宽；小；低
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。
【分析】加强掌握相关原理的理解。
17．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）光产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长 或跟波长相差 ．
【答案】小；不多
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】光产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多。
【分析】加强掌握相关原理的理解。
18．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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 ．
【答案】障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多；障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多，要使光产生明显的衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小。
【分析】加强掌握相关原理的理解。
19．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图所示，甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像，其中图甲是光的
(选填“干涉”或“衍射”)图像。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径
(选填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径。
【答案】衍射；小于
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】甲图是圆孔衍射图样，乙图是光沿直线传播通过圆孔形成的亮斑。
【分析】单色光通过小孔发生了衍射，小孔越小，衍射越显著。
20．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习） 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”)。
【答案】衍射；波动说
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】该图片中的亮斑为“泊松亮斑”，从图看亮条纹为从里向外越来越窄，越来越暗，为典型的衍射条纹，故这是光的衍射现象。光的衍射现象是光的波动性的独有特征，故该实验支持了光的波动说。
【分析】本题的突破口是：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，可见是光绕过障碍物传到了障碍物的后面，即光发生了衍射现象．
三、解答题
21．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）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）试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。
【答案】（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，中央条纹即为白色。
【知识点】光的衍射
【解析】【分析】如何分析干涉、衍射图样
在分析干涉、衍射图样时，主要注意图样条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹；若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹。
22．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在圆孔后面的光屏上各看到什么现象 (单色光的波长约为5×10-7m)
（1）圆孔的直 径为1 cm。
（2）圆孔的直径为1 mm。
（3）圆孔的直径为0.5 μm。
【答案】（1）当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑，这是光沿直线传播的结果。
（2）当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果
（3）当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹，这是由于小孔的尺寸与光波波长差不多，光发生衍射的结果。
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】(1)当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑，这是光沿直线传播的结果。(2)当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果。(3)当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹，这是由于小孔的尺寸与光波波长差不多，光发生衍射的结果。
【分析】凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多，要使光产生明显的衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小。
23．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的速度为c)
【答案】由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象．要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光线对光导纤维的入射角最小，光导纤维的临界角为 光在光导纤维中传播的路程为 ，光在光导纤维中传播的速度为 所需最长时间为
【知识点】光的衍射
【解析】【分析】根据全反射条件，依据光的折射定律，结合几何关系，即可求解。
24．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）如图所示，一透明半圆柱体折射率为n＝2，半径为R、长为L．一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出．求该部分柱面的面积S。
【答案】半圆柱体的横截面如图所示，OO′为半圆的半径．设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有
式中θ为全反射临界角．
由几何关系得
代入题给条件得S＝RL
【知识点】光的衍射
【解析】 【分析】作出半圆柱体的横截面．光线在透光的边界恰好发生全反射，入射角等于临界角，即可由折射定律求出光线在柱面上的入射角，由几何知识求面积S。
25．（人教版物理高二选修3-4 13.5光的衍射同步练习）一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，斜边AB＝a．棱镜材料的折射率为n＝．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路线返回的情况)．
【答案】设入射角为θ1，折射角为θ2，由折射定律得＝n ①由已知条件及①式得θ2＝30° ②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示．设出射点为F，由几何关系可得AF＝a ③即出射点在AB边上离A点a的位置．如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示．设折射光线与AB的交点为D．由几何关系可知，在D点的入射角θ＝60° ④设全反射的临界角为C，则sin C＝ ⑤由⑤和已知条件得C＝45° ⑥因此，光在D点发生全反射．设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB＝90°BD＝a－2AF ⑦BE＝BDsin 30° ⑧联立③⑦⑧式得BE＝a ⑨即出射点在BC边上离B点 的位置．
【知识点】光的衍射
【解析】 【分析】光线以 的入射角时，要分入射光线在法线的右侧和左侧两种情况进行讨论研究．根据折射定律求出光线在AC面的折射角．根据几何知识确定光线在AB或BC面上入射角．求出临界角，判断在这两个面上能否发生全反射，画出光路图，求出光线从棱镜射出的点的位置离A或B点的距离。
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