4.5光的衍射题型归纳
【题型1 光的衍射现象】
【例1】(24-25高二上·上海·月考)关于光的衍射现象,下面说法正确的是( )
A.光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑,说明发生了衍射
B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射
D.红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹
【变式1-1】(多选)关于光的衍射现象,下面说法正确的是( )
A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是白暗相间的直条纹
C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射
【变式1-2】(22-23高二下·上海黄浦·期末)下列现象哪些是光衍射产生的 ( )
A.著名的泊松亮斑 B.阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑
C.阳光下的水面波光粼粼 D.阳光经凸透镜后形成的亮斑
【变式1-3】(多选)(23-24高二下·北京·期中)以下现象属于衍射的是( )
A.白光照射肥皂膜呈现出彩色图样
B.白光经过狭窄的单缝得到彩色图样
C.光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑
D.在海面上空出现的海市蜃楼现象
【题型2 衍射图样及衍射条件】
【例2】(23-24高二下·山西太原·期末)关于衍射图样,下列选项正确的是( )
A.甲图是白光的单缝衍射条纹
B.乙图是单色光单缝衍射产生的图样
C.丙图是法国科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑
D.丁图是英国物理学家沃森和克里克做实验获得的一系列DNA纤维的电子射线衍射图样
【变式2-1】(24-25高三上·黑龙江·月考)如图所示,一束白光照射到等边三棱镜的M点,经折射后在右侧竖直屏上的a、b两点之间形成彩色光带,不考虑光在三棱镜中的反射,可以推断出( )
A.照射到a点的光频率最小
B.照射到b点的光在三棱镜中传播时间最短
C.相同条件下,照射到b点的光衍射现象最明显
D.增大白光在M点的入射角,照射到b点的光最先消失
【变式2-2】(多选)(2023·重庆万州·模拟预测)某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图甲、乙所示的图样,则下列说法正确的是( )
A.图甲属于圆孔衍射
B.图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D.发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到了障碍物的影子里
【变式2-3】(2024·福建宁德·模拟预测)EUV光刻机是利用波长为13.5nm的极紫外光进行曝光来制造芯片。如图为EUV光刻机的简化原理图,为提高光刻机的光刻精度,在投影物镜和光刻胶之间填充了折射率为1.5的浸没液体,则加上浸没液体后,该极紫外光波在浸没液体中的频率 (填“变大”、“变小”或“不变”);该极紫外光波在浸没液体中比在空气中更 发生衍射(填“容易”或“不容易”)
【题型3 对影响衍射条纹宽度的因素的理解】
【例3】(多选)(23-24高二下·吉林长春·期中)关于单缝衍射形成的条纹,下列说法正确的是( )
A.单缝的宽度越小,衍射条纹越亮 B.单缝的宽度越小,衍射现象越明显
C.入射光的波长越长,衍射现象越明显 D.入射光的波长越短,衍射现象越明显
【变式3-1】(2024·江苏扬州·模拟预测)用一束红色激光照射单缝,光屏上出现的现象如图所示,下列操作可使中央亮条纹变宽的是( )
A.增大激光束的宽度 B.减小单缝的宽度
C.减小屏到单缝的距离 D.改用绿色激光照射
【变式3-2】(22-23高二下·河北邢台·期中)某同学用红光做实验,拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示,则该同学做的是( )
A.单缝衍射实验,甲图中单缝的宽度小
B.单缝衍射实验,乙图中单缝的宽度小
C.用和甲图相同装置做实验,仅将红光改为绿光,中央亮纹宽度更大
D.用和甲图相同装置做实验,仅将红光改为白光,屏上出现黑白相间条纹
【变式3-3】(24-25高三上·山东潍坊·开学考试)线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理是。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。右图是该实验的装置示意图,挡光片固定,挡光片放置在待测金属棒上端,让激光通过、间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度、单缝宽度、光的波长、缝到屏的距离,满足关系式。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹
B.其他实验条件不变,使用频率更大的激光,中央亮条纹宽度变大
C.其他实验条件不变,对金属棒加温,中央亮条纹宽度变大
D.其他实验条件不变,增大光屏到狭缝的距离,中央亮条纹宽度变小
【题型4 光的衍射及干涉图样的判断】
【例4】(多选)(23-24高二下·福建福州·期末)某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,得到如下四幅图样,下列有关说法正确的是( )
A.甲是单缝衍射图样 B.乙是双缝干涉图样
C.丙是小圆孔衍射图样 D.丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
【变式4-1】(24-25高三上·江苏泰州·期中)下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是( )
A. B.
C. D.
【变式4-2】(2024·江苏镇江·模拟预测)在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹,通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹,这两种现象( )
A.前者是光的衍射现象,后者是光的折射现象
B.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象
C.前者是光的干涉现象,后者时光的折射现象
D.前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象
【变式4-3】(24-25高三上·黑龙江大庆·开学考试)如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时,利用光照强度传感器。得的条纹相对光强/随水平距离x的分布图像。有关光的衍射和干涉现象,下列说法正确的是( )
A.甲发生的是干涉现象
B.乙发生的是衍射现象
C.发生甲、乙现象时,说明光具有波动性
D.当所用光线由红光变成蓝光时,乙现象条纹间距不变
【题型5 光的衍射现象的应用】
【例5】(多选)(22-23高二下·山西运城·月考)在抽制很细的金属丝的过程中,可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示,在抽丝机的细丝出口附近,用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝,在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况),便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置,下列说法中正确的是( )
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,表明细丝粗了
D.如果屏上条纹变宽,表明细丝细了
【变式5-1】抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化( )
A.这里应用的是光的干涉现象 B.这里应用的是光的直线传播性
C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细
【变式5-2】光刻机利用光源发出的紫外线,将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力,在光刻胶和投影物镜之间填充液体,提高分辨率,如图所示。下列说法正确的是( )
A.紫外线由空气进入液体后频率升高
B.紫外线在液体和空气中传播相等的距离,在液体中所需的时间更短
C.紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射,能提高分辨率
D.紫外线在液体中的波长比在空气中的波长短
【变式5-3】(多选)(23-24高二下·山东青岛·期中)我国“28nm”和“14nm”芯片的发展攻克了许多技术难题,其中“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度,如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图,下列说法正确的是( )
A.在形状相同的芯片内,“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量更少
B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后,紫光的宽度变为28nm
C.用相同材料制成的如图乙所示的方形导体,保持d不变,L减小,导体的电阻不变
D.波长为14nm的电磁波,可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输
4.5光的衍射题型归纳答案
【题型1 光的衍射现象】
【例1】(24-25高二上·上海·月考)关于光的衍射现象,下面说法正确的是( )
A.光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑,说明发生了衍射
B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射
D.红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹
【答案】D
【解析】A.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射,故A错误;
B.白光的单缝衍射图样,是彩色的直条纹,故B错误;
C.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,但仍存在光的衍射,不过不明显而已,故C错误;
D.红光的单缝衍射图样,是不等间距的、红黑相间的直条纹,故D正确。
故选D。
【变式1-1】(多选)关于光的衍射现象,下面说法正确的是( )
A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是白暗相间的直条纹
C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射
【答案】AC
【解析】ABC.单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹.白光的衍射图样是彩色条纹.光照到不透明圆盘上,在其阴影处出现亮点,是衍射现象.故AC符合题意,B不符合题意
D. 光的衍射现象只有明显与不明显之分,D项中大光斑的边缘模糊,正是光的衍射造成的,不能认为不存在衍射现象.故D不符合题意.
【变式1-2】(22-23高二下·上海黄浦·期末)下列现象哪些是光衍射产生的 ( )
A.著名的泊松亮斑 B.阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑
C.阳光下的水面波光粼粼 D.阳光经凸透镜后形成的亮斑
【答案】A
【解析】A.著名的泊松亮斑是光偏离原来直线方向传播形成的,因此是光衍射产生的,故A正确;
B.阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是由小孔成像现象产生的,故B错误;
C.阳光下的水面波光粼粼由光的反射现象产生的,故C错误;
D.阳光经凸透镜后形成的亮斑是由光的折射现象产生的,故D错误。
故选A。
【变式1-3】(多选)(23-24高二下·北京·期中)以下现象属于衍射的是( )
A.白光照射肥皂膜呈现出彩色图样
B.白光经过狭窄的单缝得到彩色图样
C.光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑
D.在海面上空出现的海市蜃楼现象
【答案】BC
【解析】A.白光照射肥皂膜呈现出彩色图样属于薄膜干涉,故A错误;
B.白光经过狭窄的单缝得到彩色图样属于单缝衍射,故B正确;
C.光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑,这是物理学上著名的“泊松亮斑”,属于衍射现象,故C正确;
D.在海面上空出现的海市蜃楼现象属于光的折射和全反射,故D错误。
故选BC。
【题型2 衍射图样及衍射条件】
【例2】(23-24高二下·山西太原·期末)关于衍射图样,下列选项正确的是( )
A.甲图是白光的单缝衍射条纹
B.乙图是单色光单缝衍射产生的图样
C.丙图是法国科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑
D.丁图是英国物理学家沃森和克里克做实验获得的一系列DNA纤维的电子射线衍射图样
【答案】B
【解析】A.白光的单缝衍射图样是彩色的直条纹,故A错误;
B.乙图是单色光单缝衍射产生的图样,是明暗相间的直条纹,中间是亮纹,选项B正确;
C.丙图是阿拉果在实验中首次观察到的泊松亮斑,光线照射到圆板上,在圆板的后面出现一个亮斑,选项C错误;
D.丁图是英国物理学家沃森和克里克做实验获得的一系列DNA纤维的X射线衍射图样,选项D错误。
故选B。
【变式2-1】(24-25高三上·黑龙江·月考)如图所示,一束白光照射到等边三棱镜的M点,经折射后在右侧竖直屏上的a、b两点之间形成彩色光带,不考虑光在三棱镜中的反射,可以推断出( )
A.照射到a点的光频率最小
B.照射到b点的光在三棱镜中传播时间最短
C.相同条件下,照射到b点的光衍射现象最明显
D.增大白光在M点的入射角,照射到b点的光最先消失
【答案】A
【解析】A.光的频率越大,三棱镜对其折射率越大,则经三棱镜折射后偏折越明显,由题图可知照射到光屏上a点的光频率最小,照射到b点的光频率最大,照射到a点的光频率最小,A正确;
B.照射到b点的光频率大,三棱镜对其折射率n大,在介质中的传播速度
则传播速度小,由题图可知照射到b点的光在三棱镜中通过的路程最大,所以用时最长,B错误;
C.相同条件下,波长越长,衍射现象越明显,照射到b点的光频率较大,波长较小,衍射现象较不明显,C错误;
D.根据几何关系可知,增大白光在M点的入射角,经折射后所有光线在右侧界面的入射角均减小,不可能发生全反射,D错误。
故选A。
【变式2-2】(多选)(2023·重庆万州·模拟预测)某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图甲、乙所示的图样,则下列说法正确的是( )
A.图甲属于圆孔衍射
B.图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D.发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到了障碍物的影子里
【答案】ACD
【解析】A.根据衍射条纹的特点可知题图甲属于圆孔衍射,故A正确;
B.题图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,但泊松认为这是非常荒谬的,后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑,故B错误;
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的,故C正确;
D.发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到了障碍物的影子里,故D正确。
故选ACD。
【变式2-3】(2024·福建宁德·模拟预测)EUV光刻机是利用波长为13.5nm的极紫外光进行曝光来制造芯片。如图为EUV光刻机的简化原理图,为提高光刻机的光刻精度,在投影物镜和光刻胶之间填充了折射率为1.5的浸没液体,则加上浸没液体后,该极紫外光波在浸没液体中的频率 (填“变大”、“变小”或“不变”);该极紫外光波在浸没液体中比在空气中更 发生衍射(填“容易”或“不容易”)
【答案】不变 不容易
【解析】[1]由光在介质中传播的特点可知,极紫外光波在浸没液体中传播时的频率不变。
[2]由光在介质中传播的速度公式可知,极紫外光波在空气中时,则有
该极紫外光波在浸没液体中时,则有
可知
可知该极紫外光波在浸没液体中比在空气中更不容易发生衍射。
【题型3 对影响衍射条纹宽度的因素的理解】
【例3】(多选)(23-24高二下·吉林长春·期中)关于单缝衍射形成的条纹,下列说法正确的是( )
A.单缝的宽度越小,衍射条纹越亮 B.单缝的宽度越小,衍射现象越明显
C.入射光的波长越长,衍射现象越明显 D.入射光的波长越短,衍射现象越明显
【答案】BC
【解析】A.单缝的宽度越小,透过单缝的光的能量越小,亮度也越小,故A错误;
B.产生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多,或者比波长小,因为波长都很短,所以在单缝衍射现象中,单缝的宽度越小,衍射现象越明显,故B正确;
CD.根据衍射的特点,在单缝的宽度不变的情况下,入射光波长越长,越容易发生明显的衍射现象,故C正确,D错误。
故选BC。
【变式3-1】(2024·江苏扬州·模拟预测)用一束红色激光照射单缝,光屏上出现的现象如图所示,下列操作可使中央亮条纹变宽的是( )
A.增大激光束的宽度 B.减小单缝的宽度
C.减小屏到单缝的距离 D.改用绿色激光照射
【答案】B
【解析】AB.单缝衍射中央亮条纹的宽度和亮度与单缝的宽度有关,单缝宽度越窄,亮度越弱,衍射现象越明显,则条纹的宽度越宽,与激光束的宽度无关,故A错误,B正确;
C.减小屏到单缝的距离,中央亮条纹变窄,故C错误;
D.改用绿色激光照射,因波长变短,衍射现象变得不明显,则中央亮条纹变窄,故D错误。
故选B。
【变式3-2】(22-23高二下·河北邢台·期中)某同学用红光做实验,拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示,则该同学做的是( )
A.单缝衍射实验,甲图中单缝的宽度小
B.单缝衍射实验,乙图中单缝的宽度小
C.用和甲图相同装置做实验,仅将红光改为绿光,中央亮纹宽度更大
D.用和甲图相同装置做实验,仅将红光改为白光,屏上出现黑白相间条纹
【答案】A
【解析】AB.双缝干涉条纹的特征是等宽等亮度,单缝衍射条纹的特征是中央条纹最宽,向两侧越来越窄,中央条纹最亮,向两侧越来越暗,所以该图片是单缝衍射实验的条纹。又因为单缝越窄条纹越宽,所以甲图中单缝的宽度小,A正确,B错误;
C.波长越大,中央条纹越宽,所以用和甲图相同装置做实验,仅将红光改为绿光,波长变小,中央亮纹宽度更小,C错误;
D.用和甲图相同装置做实验,仅将红光改为白光,屏上出现彩色条纹,D错误。
故选A。
【变式3-3】(24-25高三上·山东潍坊·开学考试)线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理是。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。右图是该实验的装置示意图,挡光片固定,挡光片放置在待测金属棒上端,让激光通过、间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度、单缝宽度、光的波长、缝到屏的距离,满足关系式。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹
B.其他实验条件不变,使用频率更大的激光,中央亮条纹宽度变大
C.其他实验条件不变,对金属棒加温,中央亮条纹宽度变大
D.其他实验条件不变,增大光屏到狭缝的距离,中央亮条纹宽度变小
【答案】C
【解析】A.激光通过狭缝后在光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹,故A错误;
B.根据
其他实验条件不变,使用频率更大的激光,则激光的波长更小,中央亮条纹宽度变小,故B错误;
C.根据
其他实验条件不变,对金属棒加温,则单缝宽度变小,中央亮条纹宽度变大,故C正确;
D.根据
其他实验条件不变,增大光屏到狭缝的距离,则中央亮条纹宽度变大,故D错误。
故选C。
【题型4 光的衍射及干涉图样的判断】
【例4】(多选)(23-24高二下·福建福州·期末)某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,得到如下四幅图样,下列有关说法正确的是( )
A.甲是单缝衍射图样 B.乙是双缝干涉图样
C.丙是小圆孔衍射图样 D.丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
【答案】CD
【解析】AB.衍射与干涉图样的区别是:前者是中间亮条纹明且宽大,越向两侧宽度越小,后者明暗条纹宽度相等,则甲是双缝干涉图样,乙是单缝衍射图样,故AB错误;
CD.单色光照射小圆孔做衍射的实验时,中央较大的区域内是亮的,周围是明暗相间的圆环,条纹间距也不等,亮度向外逐渐变暗;而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点,亮度向外逐渐变亮,可知丙是小圆孔衍射图样,丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样,故CD正确。
故选CD。
【变式4-1】(24-25高三上·江苏泰州·期中)下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】干涉图样的条纹间距相等,衍射图样的中央条纹最宽,所以C是光的双缝干涉图样,A是圆孔衍射图样,B是泊松亮斑,是光的衍射图样,D是光的单缝衍射图样。即ABD是光的衍射图样,C是光的干涉图样,原理与其他三幅图不同。
故选C。
【变式4-2】(2024·江苏镇江·模拟预测)在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹,通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹,这两种现象( )
A.前者是光的衍射现象,后者是光的折射现象
B.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象
C.前者是光的干涉现象,后者时光的折射现象
D.前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象
【答案】B
【解析】两玻璃板间将形成空气薄膜,光照射在空气薄膜上下表面的反射光发生干涉,由于是白光,产生了彩色干涉条纹;而从狭缝观察到彩色条纹是光的衍射现象。
故选B。
【变式4-3】(24-25高三上·黑龙江大庆·开学考试)如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时,利用光照强度传感器。得的条纹相对光强/随水平距离x的分布图像。有关光的衍射和干涉现象,下列说法正确的是( )
A.甲发生的是干涉现象
B.乙发生的是衍射现象
C.发生甲、乙现象时,说明光具有波动性
D.当所用光线由红光变成蓝光时,乙现象条纹间距不变
【答案】C
【解析】AB.单缝衍射实验中,中间条纹间距最大且最亮,可知中间光强最强,而在双缝干涉实验中,形成的明暗条纹间距相等,根据干涉的叠加原理可知,明条纹中心处光强最强,暗条纹中心处光强最弱,因此可判断得知,图甲发生的是衍射现象,图乙发生的是干涉现象,故AB错误;
C.干涉和衍射是光的波动性的体现,故C正确;
D.由干涉条纹间距
可知,当所用光线由红光变成蓝光时,乙现象条纹间距变小,故D错误。
故选C。
【题型5 光的衍射现象的应用】
【例5】(多选)(22-23高二下·山西运城·月考)在抽制很细的金属丝的过程中,可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示,在抽丝机的细丝出口附近,用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝,在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况),便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置,下列说法中正确的是( )
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,表明细丝粗了
D.如果屏上条纹变宽,表明细丝细了
【答案】BD
【解析】AB.由题意知条纹的形成属单缝衍射,并非运用光的干涉,而是利用光的衍射现象,故A错误,B正确;
CD.由单缝衍射可知,缝变窄条纹宽度变宽,故如果屏上条纹变宽,表明细丝变细了,故C错误,D正确。
故选BD。
【变式5-1】抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化( )
A.这里应用的是光的干涉现象 B.这里应用的是光的直线传播性
C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细
【答案】D
【解析】AB.由题图可知,这里应用的是光的衍射现象,AB错误;
CD.由光的单缝衍射现象特点可知,如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细,C错误,D正确。
故选D。
【变式5-2】光刻机利用光源发出的紫外线,将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力,在光刻胶和投影物镜之间填充液体,提高分辨率,如图所示。下列说法正确的是( )
A.紫外线由空气进入液体后频率升高
B.紫外线在液体和空气中传播相等的距离,在液体中所需的时间更短
C.紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射,能提高分辨率
D.紫外线在液体中的波长比在空气中的波长短
【答案】D
【解析】A.紫外线由空气进入液体,频率不变,故A错误;
B.液体的折射率比空气的大,根据可知,紫外线在液体中的传播速度更小,根据,可知紫外线传播相等的距离,在液体中所需的时间更长,故B错误;
CD.紫外线在液体中的传播速度更小,根据,频率f不变,则紫外线在液体中的波长比在空气中的波长短,可知紫外线在液体中比在空气中更不容易发生衍射,故C错误,D正确。
故选D。
【变式5-3】(多选)(23-24高二下·山东青岛·期中)我国“28nm”和“14nm”芯片的发展攻克了许多技术难题,其中“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度,如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图,下列说法正确的是( )
A.在形状相同的芯片内,“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量更少
B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后,紫光的宽度变为28nm
C.用相同材料制成的如图乙所示的方形导体,保持d不变,L减小,导体的电阻不变
D.波长为14nm的电磁波,可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输
【答案】AC
【解析】A.由题意可知,由于“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度,所以在形状相同的芯片内,“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量少,故A正确;
B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后,由于发生衍射现象,故紫光的宽度大于28nm,故B错误;
C.根据电阻定律可知
故保持d不变,L减小,导体的电阻不变,故C正确;
D.根据电视、广播等信号传播,可知波长为14nm的电磁波,波长很短,衍射现象很不明显,几乎沿直线传播,所以不可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输,故D错误。
故选AC。