山东省济南中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.2光的衍射 课时训练（含解析）

5.2光的衍射
1．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为
0.05
mm
的窄缝，进行光的衍射实验，如图
所示，则他在光屏上看到的条纹是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是(　　)
A．b在该介质中的折射率比a大
B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽
C．用a更易观测到泊松亮斑
D．做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大
3．如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点到双缝的距离之差为，若用单色光照射双缝时，发现点正好是从屏中间算起的第四条暗条纹，换用单色光照射双缝时，发现点正好是从屏中间算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是（
）
A．单色光的频率大于单色光的频率
B．单色光的波长小于单色光的波长
C．单色光的相邻亮条纹间的距离小于单色光的相邻亮条纹间的距离
D．用单色光和在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光更容易发生明显衍射
4．下列说法不正确的是（
）
A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处
B．图2为光线通过小圆板得到的衍射图样
C．图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样
D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
5．如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)，则下列说法正确的是(　　)
A．在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长
B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大
D．光由同一介质射入空气，发生全反射时，a光的临界角比b光大
6．下列说法正确的是（　　）
A．利用单摆测重力加速度实验中，小球的质量不需要测量
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的衍射属性，用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉属性
C．泊松亮斑是光透过圆盘形成的衍射现象
D．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的衍射原理
7．如图所示，两束可见单色细光束沿球心所在平面的直线MN射入球形的水滴中，经过一次全反射和两次折射，射出水滴形成P、Q两束光，则下列说法正确的是（　　）
A．若光束从水滴中射向空气，则光束Q容易发生全反射
B．在水滴中，P光的传播速度小于Q光的传播速度
C．在水滴中，P光的传播时间小于Q光的传播时间
D．用P、Q照射同一狭缝，Q光衍射现象更明显
8．处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则（　　）
A．以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的
B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的
C．a光和b光的频率之比可能是
D．a光子的动量大于b光子的
9．中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人．在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构．在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是
A．将入射光由可见光换成x射线，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，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，衍射条纹间距变窄
10．甲、乙两束单色光通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样。则这两束单色光（　　）
A．甲光的光子能量比乙光的大
B．甲光的光子动量比乙光的小
C．在相同的玻璃中传播，甲光的速度小于乙光的速度
D．在水面发生全反射时，甲光的临界角大于乙光的临界角
11．在观察光的衍射实验中，分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图中黑线为暗纹．那么障碍物应是
甲图对应的障碍物应是________，
乙图对应的障碍物应是________．
12．为减小光在照相机镜面处的反射，使景物更加清晰，可在照相机镜头前加一________片
13．某同学在暑假一次旅行中发现一个奇怪的现象：他戴着某种墨镜用手机拍照，手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发现手机黑屏了，而旁边的小伙伴却说手机屏是亮着的．这是光的_____________现象，该现象说明光是___________
(选填“横波”或“纵波”)．
参考答案
1．B
【解析】
因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄。故B正确，ACD错误。
故选B。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．设折射角为θ1，入射角为θ2，题设条件知θ1a＝θ1b
θ2a<θ2b
由n＝知na>nbA错误；BD．因为na>nb所以λa<λb又Δx＝λ故Δxa<Δxb故B正确，D错误；C．b光波长长，更容易产生衍射现象，则用b更易观测到泊松亮斑，故C错误。
3．D
【解析】
ABC．由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据可知单色光A的波长较小，频率较大，选项ABC错误；
D．因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，选项D正确。
故选D。
4．D
【解析】
A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A正确；
B、图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B正确；
C、沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故C正确；
D、立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误；
错误的故选D．
5．ACD
【解析】
AC．由衍射图样特点可知，波长越长的光，中央亮条纹越宽，由图可知，a光的中央亮条纹较宽，则a光的波长较大，根据可知，双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大，故AC正确；
B．光在真空中的传播速度相同即为光速，故B错误；
D．根据知，由于a光的波长较大，则a光的折射率较小，所以a光从同一介质中射向空气全反射的临界角较大，故D正确。
故选ACD。
6．AC
【解析】
A.根据单摆的周期公式
可知单摆的周期与小球的重力无关，故利用单摆测重力加速度实验中，不需要测量小球的质量，故A正确；
B.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，故B错误；
C.泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，属于光的衍射，故C正确；
D.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，属于声纳定位，用的是波的直线传播与反射原理，故D错误；
故选：AC。
7．BD
【解析】
A．画出细光束在水滴中的光路图如图所示
由图可知，P光在水滴中的折射率较大，由
sinC=
知P光的临界角较小，若光束从水滴中射向空气，则光束P容易发生全反射，故A错误；
B．P光在水滴中的折射率较大，由
n=
可知在水滴中，P光的传播速度小于Q光的传播速度，故B正确；
C．由图知，根据光路对称，P光在水滴中通过的路程较大，而P光的传播速度小于Q光的传播速度，则在水滴中，P光的传播时间大于Q光的传播时间，故C错误；
D．P光在水滴中的折射率较大，则P光的频率较大，波长较小，用P、Q照射同一狭缝，Q光衍射现象更明显，故D正确。
故选BD。
8．BD
【解析】
要发生光电效应现象，入射光频率大于该金属的极限频率，据此分析两种光的频率关系，然后根据频率越大，波长越小，折射率越大分析各个选项．
【详解】
A．根据题意可知a光频率高于b光频率，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，即a光的侧移量大于b光的，A错误；
B．频率越大，波长越小，通过同一单缝衍射装置时，中央亮条纹宽度越小，B正确；
C．a光的频率大，故频率之比不可能为，C错误；
D．频率越大，波长越小，即，根据可知，D正确。
故选BD。
【点睛】
本题关键是知道光的频率越大，则其波长越小，同一光学器件对其的折射率越大，通过同一单缝衍射装置时中央亮条纹宽度越小。
9．AC
【解析】
单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、为波长．A、将入射光由可见光换成X射线，波长变小，衍射条纹间距变窄，故A正确．B、使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误．C、换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变宽，故D错误．故选AC．
【点睛】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情况．
10．AC
【解析】
A．由衍射图样可知，甲光的波长小于乙光的波长，由
可得甲光的频率大于乙光的频率，由
可得甲光的能量大于乙光的能量，故A正确；
B．由
可得，能量大的光子动量也大，故甲光的动量大于乙光的动量，故B错误；
C．因在同一介质中，频率大的单色光折射率也大，故在相同的玻璃中传播，甲光的折射率大于乙光的折射率，由
可知甲光的速度小于乙光的速度，故C正确；
D．由
可知在水面发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角，故D错误。
故选AC。
11．较大的中间有小圆孔很小的不透明圆板
【解析】
著名的泊松亮斑，是光照在小圆盘上却在屏上中央出现亮斑，说明光不在直线传播．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．
【详解】
比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明挡板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央的小亮点是泊松亮斑．
12．偏振
【解析】为减小反射光在照相机镜面处的反射，使景物更加清晰，可在照相机镜头前加一偏振滤光片，利用光的偏振原理，使得反射光不能通透。
13．
偏振
横波
【解析】这位同学手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发现手机黑屏了，说明光不能透过，这是光的偏振现象，该现象说明光是横波．