宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.2光的衍射 同步练习（含解析）

5.2光的衍射
1．下面关于光学现象解释，说法正确的是（　　）
A．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉造成的
B．天空中彩虹是光的干涉造成的
C．圆形挡板阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光的干涉造成的
D．光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性
2．雨后的空气中有一水滴，太阳光射入后先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图所示，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是（　　）
A．遇到同样的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射
B．当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮
C．a光线是紫光，b光线是红光
D．a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间短
3．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是(
)
A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹.
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大.
D．丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹
4．如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，a、b是平行于轴的两束不同单色细光束，a、b到的距离相等，光屏与垂直，左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑，以下说法正确的是（　　）
A．a在该玻璃体中的折射率比b的小
B．a通过该玻璃体的时间比b短
C．由该玻璃体进入空气时，a的临界角比b小
D．a比b更容易发生衍射
5．如图所示的4种明暗相间的条纹，是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四个图中从左往右排列，那个图是黄光形成的条纹（
）
A．
B．
C．D．
6．一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是
A．圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象
B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象
C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象
D．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象
7．如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是(
)
A．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
B．b侧光更容易产生衍射现象
C．若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光
D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距
8．如图所示，甲、乙、丙、丁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．甲、乙是光的干涉图样
B．丙、丁是光的衍射图样
C．形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长短
D．形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长短
9．关于波的衍射，下列说法中正确的是（　　）
A．衍射是一切波的特性
B．波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越明显
C．发生波的衍射时必须有两个波源
D．波的衍射也是由于波的叠加产生的
10．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
11．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的_____（选填“折射”“干涉”或“衍射”）．当缝的宽度______（选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显．
12．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．
13．如图所示，是由一束单色光分别通过两个圆孔而形成的图像，其中图（a）是光的_________（选填“干涉”或“衍射”）图像．由此可以判断出图（a）所对应的圆孔的孔径__________（选填“大于”或“小于”）图（b）所对应的圆孔的孔径．
参考答案
1．A
【解析】
A．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉造成的，选项A正确；
B．天空中彩虹是光的折射形成的色散造成的，选项B错误；
C．圆形挡板阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光的衍射造成的，选项C错误；
D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，选项D错误。
故选A。
2．D
【解析】
AC．、两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，光的折射角大于光，根据折射定律可知，光的折射率小于光，所以是红光，是紫光，光的波长大于光，遇到同样的障碍物时，光更容易发生明显的衍射现象，故A、C错误；
B．当光线在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B错误；
D．令太阳光在水滴表面发生折射现象时，光的折射角为，光的折射角为，则球形水滴的半径为，所以a光在水滴中的传播路径长为
光在水滴中传播的路径长为
因为，所以有
又因为光在介质中的传播速度为
因为，所以
光在水滴中的传播时间为
所以光在水滴中的传播时间比光在水滴中的传播时间短，故D正确；
故选D。
3．D
【解析】
A项：甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；
B项：甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B错误；
C项：根据干涉条纹间距公式，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，那么频率越短，故C错误；
D项：丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，且通过单缝，则为光的衍射条纹，故D正确。
4．C
【解析】
A．通过玻璃体后，a光的偏折程度比b光的大，则a在该玻璃体中的折射率比b的大，故A错误；
B．根据
可知，a光的折射率较大，则a光在玻璃体中的速度较小，则a通过该玻璃体的时间比b长，故B错误；
C．根据
可知，a光的折射率较大，则a的临界角比b小，故C正确；
D．由于a光的折射率较大，所以a的频率较大，波长较短，波动性较弱，故a比b更不容易发生衍射，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
AC．间距相同、分布均匀的条纹是干涉形成的，故AC不符合题意；
BD．中间条纹较宽，间距不等的条纹是衍射形成的；紫光的波长小于黄光的波长，紫光衍射形成的条纹的中间亮纹的宽度较小，则B是紫光形成的衍射图象，D是黄光形成的衍射图象；故B不符合题意，D符合题意．
6．B
【解析】
光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故B正确；故选B．
7．B
【解析】
由图可以看出,a侧光偏折得较厉害,三棱镜对a侧光的折射率较大,所以a侧光,波长较小,b侧光,波长较大,又v=c/n,所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,此题A错误；
b光的波长更长，因此更容易发生衍射现象，B正确；
a光折射率大，因此先消失的是a光，C错误
由双缝干涉的公式，因此b光的条纹间距大于a光的条纹间距，D错误
8．AB
【解析】
AB．干涉图样的条纹等间距，而衍射条纹间距不相等，则知甲、乙是光的干涉图样，丙、丁是光的衍射图样，故A、B正确；
C．光的波长越长，双缝干涉条纹间距越大，则知形成甲图样的光的波长比形成乙图样光的波长长，故C错误；
D．光的波长越长，衍射现象越明显，则形成丙图样的光的波长比形成丁图样光的波长长，故D错误；
故选AB。
9．ABD
【解析】
A．干涉和衍射现象是波所特有的现象，A正确；
B．波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越明显，B正确；
C．发生波的干涉时必须有两个波源，C错误；
D．由于狭缝或小孔有一定的宽度或大小，波通过后出现明暗相间的条纹就是波叠加的结果，因此波的衍射也是由于波的叠加产生的，D正确。
故选ABD。
10．AB
【解析】
AC.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，选项A符合题意，选项C不符合题意；
BD.乙图条纹宽度几乎不变，是双缝干涉图样，选项B符合题意，选项D不符合题意．
11．衍射
接近
【解析】
通过两支铅笔中间的缝能看到彩色条纹，说明光绕过缝而到人的眼睛，所以这是由于光的衍射现象，由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长少得多时能发生明显衍射现象；
12．直线传播
衍射现象
泊松
衍射
近似
障碍物或孔的尺寸较小
【解析】
[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
13．衍射
小于
【解析】
[1]图（a）是明暗相间不等间距的圆环，是光的衍射现象；
[2]图（b）出现亮斑，是因为孔径较大，光沿直线传播．所以图（a）所对应的圆孔的孔径小于图（b）所对应的圆孔的孔径。