济南济北中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：5.2光的衍射 配套作业（含解析）

5.2光的衍射
1．OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，ON=OM，a、b两束可见单色光（关于OO′）对称，从空气垂直射入棱镜底面
MN，在棱镜侧面
OM、ON上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．在棱镜中a光束的折射率大于b光束的折射率
B．在棱镜中，a光束的传播速度小于b光束的传播速度
C．a、b
两束光用同样的装置分别做单缝衍射实验，a光束比b光束的中央亮条纹宽
D．a、b两束光用同样的装置分别做双缝干涉实验，a光束比b光束的条纹间距小
2．如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样．现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是：
A．将会观察到乙图样
B．光屏上条纹更宽
C．移动后，条纹变得模糊
D．该现象说明光具有波动性
3．下列各种说法中正确的是________
A．用于识别假币的验钞机在验钞时，发出的光是红外线
B．现在所用光导纤维在传递通讯信号时利用了光的全反射原理
C．在同一池水中，黄光的传播的速度要比红光传播的速度慢
D．手机在通话时能听到声音，是因为手机除了能接收电磁波外又能接收声波
E.光的衍射说明光在传播过程中可以发生弯曲
4．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是（
）
A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B．用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角
5．OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气中垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，由此可知（　　）
A．棱镜内a光的传播速度比b光的小
B．a光的波长比b光的长
C．a光、b光通过同一狭缝发生衍射时，a光的中央亮纹更宽
D．让a光与b光通过同一双缝干涉装置，a光条纹间的距离小于b光
6．下列有关光学现象的说法正确的是（　　）
A．光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变小
B．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射
C．光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性
D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小
7．关于光的干涉和衍射现象，下列各种说法中正确的是（
）
A．光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果
B．光可以发生干涉和衍射现象，所以光是一种波
C．干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，所以不能通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象
D．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的衍射现象
E.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，是由于各种色光传播速度不同
8．a、b两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，下列说法正确的是（　　）
A．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角小
B．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大
C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能
D．通过同一玻璃三棱镜，a光的偏折程度大
E.分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄
9．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．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大
E.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
10．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（
）
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
11．光传感器可用来测量光屏上的光强分布．如图甲所示为某同学利用单缝做的一个光学实验，图乙为该同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上的光强分布图象，则该同学所做的实验是光的__________(选填“干涉’或“衍射”)实验；根据图乙可以看出，光屏上中央亮条纹的光强分布特点是____________．
12．(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图甲所示，则两测脚间狭缝的宽度为________．用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变________．
(2)在用如图乙所示的装置研究光的双缝干涉现象时，有下面几种方法：
A．将观察屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E．去掉滤光片后，干涉现象消失
其中正确的是________．
13．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(4)中中央条纹的颜色及成因．
参考答案
1．C
【解析】
AB．由光路图看出，光束在面上发生了全反射，而光束在面上没有发生全反射，而入射角相同，说明光的临界角小于光的临界角，由
分析得知，玻璃对光束的折射率小于光束的折射率，由
得知在玻璃砖中光的传播速度比光大，故AB错误；
C．由于玻璃对光的折射率小于光的折射率，则光的频率比光的低，光的波长比光的长，所以光比光更容易发生明显的衍射现象，用同样的装置分别做单缝衍射实验，光束比光束的中央亮条纹宽，故C正确；
D．根据条纹间距公式
可知双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以光束的条纹间距大，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；光的衍射现象说明光具有波动性，故选项D正确，A、B、C错误．
3．BCE
【解析】
A．验钞机发出的是紫外线，紫外线能使钞票上的荧光物质发光，故A错误；
B．现在所用光导纤维在传递通讯信号时利用了光的全反射原理，故B正确；
C．由于黄光的频率大于红光的频率，故水对黄光的折射率大于水对红光的折射率，根据公式可知红光在水中传播的速度大于黄光在水中的速度，故C正确；
D．手机只能接收电磁波，不能接受声波，故D错误；
E．光发生衍射，说明光能绕过比较小的障碍物，故E正确。
故选BCE。
4．AD
【解析】
由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，所以根据折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，则知a光的波长大，根据可知用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故A
正确；无论用什么单色光做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都不是均匀的，故B错误；因为a光的折射率小于b光，根据可知在水中a光的速度比b光的速度大，故C错误；根据可知在水中a光的临界角大于b光的临界角，故D
正确。
故选AD．
5．AD
【解析】
A．由光路图看出，光线a在MO面上发生了全反射，而光线b在NO面上没有发生全反射，而入射角相同，则知a光的临界角小于b光的临界角，由
可知，玻璃对a光的折射率大于b的折射率，由
可知，棱镜内a光的传播速度比b光的小，故A正确；
B．玻璃对a光的折射率大于b的折射率，则a光的频率比b光的高，a光的波长比b光的小，故B错误；
C．波长越长的波越容易发生明显的衍射现象，故b光比a光更容易发生明显的衍射现象，则a光、b光通过同一狭缝发生衍射时，b光的中央亮纹更宽，故C错误；
D．b光的波长比a光的长，根据
则知b光的双缝干涉条纹间距比a光的宽，故D正确。
故选AD。
6．BC
【解析】
A．光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变大，选项A错误；
B．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射，选项B正确；
C．光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性，选项C正确；
D．红光的波长大于紫光，做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，根据可知，相邻明条纹间距变大，选项D错误。
故选BC。
7．ABD
【解析】
A．干涉条纹是两列频率相同、相位和振动情况相同的光波叠加，衍射条纹是从单缝通过的两列或多列频率相同的光波叠加，故A正确；
B．干涉和衍射是波的特有现象，光可以发生干涉衍射现象，光是波，故B正确；
C．干涉和衍射都产生明暗相间的条纹，但干涉条纹的宽度是相等的，而衍射条纹宽度不等，中央最宽，故C错误；
D．通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象，故D正确；
D．白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光，光的颜色由频率决定，不同单色光，频率不同，在真空中传播速度相同，故E错误。
故选ABD。
8．BCE
【解析】
A．由题知a光的临界角大于b光的临界角，根据
可知a光的折射率较小，波长较大，光以相同的入射角从空气斜射入水中，根据
可知a光的折射角较大，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹间距公式
因a光的波长较大，所以a光形成的相邻亮条纹间距大，故B正确；
C．a光的频率小，照射某金属表面能发生光电效应，所以b光频率大，也一定能发生光电效应，故C正确；
D．a光的折射率较小，通过玻璃三棱镜后，偏折程度小，故D错误；
E．a光的频率小，波长长，通过单缝发生衍射，中央亮条纹宽，故E正确。
故选BCE。
9．ACE
【解析】
A．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，由于光的中央亮条纹较粗，则光的波长较大，故A正确；
B．根据知，光的波长较大，光的频率较小，光的折射率较小，根据得，光的传播速度较大，故B错误；
C．根据得双缝干涉实验时光产生的条纹间距比光的大，故C正确；
D．发生折射时光线的传播方向可能发生改变，不改变光的频率，故D错误；
E．由临界角公式可知，光发生全反射的临界角大于光发生全反射的临界角，故E正确；
故选ACE。
10．BC
【解析】
A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。
故选BC。
11．衍射；
中间强两边弱；
【解析】
由图乙可知，条纹中间亮、两边窄，是衍射条纹；根据光的衍射原理，则光屏上中央亮条纹的光强分布特点是中间强两边弱．
12．0.36
mm
大
ABD
【解析】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为0mm，游标读数为0.02×18=0.36mm，所以最终读数为：
0mm+0.36mm=0.36mm
[2]减小狭缝的宽度减小时，条纹间距变宽
(2)[3]
A．将屏移近双缝，则L减小，根据双缝干涉条纹的间距公式，则条纹间距减小，故A错误；
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，蓝光波长小于红光波长，根据双缝干涉条纹的间距公式，则条纹间距变宽，故B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，根据双缝干涉条纹的间距公式，条纹间距与单缝与双缝的距离无关，则条纹间距不变，故C错误；
D．换一个两缝之间距离较大的双缝即d变大，根据双缝干涉条纹的间距公式，则条纹间距变窄，故D正确；
E．去掉滤光片后，白光透过双缝，白光由七种色光组成，其波长不一样，则条纹间距不同，则形成彩色条纹，故E错误．
13．(1)四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小
(2)白色
【解析】
（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仍为白色
思路分析：根据明显衍射现象的条件可以进行判断
试题点评：考查学生对明显衍射条件的掌握