济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.2光的衍射 达标作业（含解析）

5.2光的衍射
1．在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的(
)
A．很小的不透明圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板
C．很大的不透明圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板
2．对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(
)
A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮
B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显
C．缝宽度d越小，光传播路线越接近直线
D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
3．雨后太阳光射入空气中的水滴，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，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．a光线是红光，b光线是紫光
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光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长
D．遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射
4．下列说法中正确的是_________。
A．光传播到两种介质的界面上时，如果入射角大于临界角必定会产生全反射现象
B．光学镜头的增透膜就是利用了入射角小于临界角不会产生全反射的原理
C．X射线不可能在磁场或者电场中发生偏转
D．在做双缝干涉实验时，若其它条件不变只增大双缝间距，则屏上干涉条纹的间距减小
E.泊松亮斑的产生证实了光是可以产生衍射现象的
5．关于光的干涉術射和偏振，下列说法中正确的是______。
A．高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象
B．全息照相的拍摄主要是利用了光的偏振原理
C．通过手指间的缝踪观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象
D．中国古代的“小孔成像”实验，反映了光波的衍射
E.与X射线相比，紫外线更容易发生行射现象
6．以下说法正确的是（　　）
A．泊松亮斑是光的干涉现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
B．波传播方向上各质点与振源振动周期相同，是因为各质点的振动均可看成在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动
C．做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、加速度相同，但相对平衡位置的位移不同
D．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点的位置
7．下列说法中正确的是_______。
A．著名的泊松亮斑是光的衍射现象
B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些
E.在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽
8．一束白光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成彩色光带，光带两侧分别为a光和b光，下列说法正确的是_____
A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失
B．a光折射率小于b光折射率
C．在真空中，a光速度大于b光
D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光宽
E.在同一单孔衍射装置中，a光比b光容易发生明显衍射现象
9．关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是
A．双缝干涉实验证明光是一种波，薄膜干涉证明光是一种粒子
B．双缝干涉是两束相干光相遇时出现的干涉现象；而薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后相互叠加形成的干涉现象
C．双缝干涉时，双缝间距越小干涉条纹间距越大；波长越长干涉条纹间距越大
D．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光
E.泊松亮斑是衍射现象，证明了光是一种波
10．抽制高强度纤维细丝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规律相同.观察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，下列叙述中正确的是(　
　)
A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的干涉现象
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
11．如图，在“观察光的衍射现象”试验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将_______（选填：“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只是在_______情况下，光才可以看作是沿直线传播的．
12．细丝和单缝有相似的衍射图样．在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示．已知细丝Ⅰ的直径为，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为______图1中的______填“a”或“b”是细丝Ⅱ的衍射图样．
13．用两支铅笔观察白光的衍射实验中：
①供观察者用的光源应用________(选填“点光源”“线光源”或“面光源”)；
②铅笔狭缝应与光源________(选填“平行或垂直”)；
③观察的衍射图样中央条纹的颜色是________，两侧出现________；
④狭缝变窄时，条纹的间距变________，亮度变________．
参考答案
1．D
【解析】
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．
【详解】
A．用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，即泊松亮斑，故A错误；
B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，不会出现衍射现象，故B错误；
C．很大的不透明圆板时后面是一片阴影，不会出现衍射现象，故C错误；
D．用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样，即发生衍射现象，故D正确．
【点睛】
该题考查单孔衍射的图样，要牢记单孔衍射和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．
2．B
【解析】
单缝衍射现象中，波长越长越容易衍射，中央亮纹越宽，所以d减小，相对波长变长，因此衍射现象越明显，B对．缝宽度d越小，越体现光子的随机性，衍射越明显，入射光的波长越长，衍射现象越明显，所以答案为B
3．C
【解析】
AD．a、b两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光，根据折射定律可知，a光的折射率大于b光，所以a是紫光，b是红光，a光的波长小于b光，水滴背面发生全反射时b光更容易发生明显的衍射现象，故AD错误；
B．光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；
C．令太阳光在水滴表面发生折射现象时，a光的折射角为α，b光的折射角为β，则球形水滴的半径为R，所以a光在水滴中的传播路径长为
xa=4R?cosα
b光在水滴中传播的路径长为
xb=4Rcosβ
因为α＜β，所以
xa＞xb
又因为光在介质中的传播速度为，因为na＞nb，所以
va＜vb
光在水滴中的传播时间为，所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长，故C正确。
故选C。
4．CDE
【解析】
A．光在两种介质的界面处发生了全反射，说明光是从光密介质进入光疏介质，入射角大于或等于临界角，故A错误；
B．镜头镀膜增透是利用了光的薄膜干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射能力，故B错误；
C．射线是电磁波，不能在电场或磁场中发生偏转，故C正确；
D．根据双缝干涉条纹的间距公式，知若其它条件不变只增大双缝间距，则屏上干涉条纹的间距减小，故D正确；
E．泊松亮斑是光的衍射现象中的加强区，证实了光是可以产生衍射现象的，故E正确；
故选CDE。
5．ACE
【解析】
A．照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象，因为可见光有七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进人的，这种情况下，你在阳光下看到的镜头反光其颜色就是淡紫色，故A正确；
B．全息照相的拍摄主要是利用了光的干涉原理，故B错误；
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故C正确；
D．小孔成像反映了光的直线传播，与衍射无关，故D错误；
E．波长越长越容易发生衍射，与X射线相比，紫外线波长更长更容易发生衍射现象，故E正确。
故选ACE。
6．BDE
【解析】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，破璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故A错误；
B．波传播方向上各质点的振动周期等于波源的振动周期，是因为各质点的振动均可看成在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动，故B正确；
C．做简谐运动的质点先后通过同一点时，相对平衡位置的位移相同，根据F=－kx可知回复力相同，那么，根据牛顿第二定律可得加速度相同，故C错误；
D．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D正确；
E．单接计时的起始位置应选在小球运动到最低点的位置，此时摆球的速度最大，计时比较准确，故E正确。
故选BDE。
7．ABD
【解析】
A.泊松亮斑是光的衍射现象，选项A正确；
B.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹，选项B正确；
C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项C错误；
D.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些，选项D正确；
E.做双缝干涉实验时，会在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，当波长越长时，条纹间距越宽，当改成紫光时，由于波长变小，则条纹间距变小，选项E错误。
故选ABD。
8．BDE
【解析】
AB．由图可知，a光的偏折程度较小，所以a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，故A错误，B正确；
C．光在真空中的传播速度相同，故C错误；
D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；
E．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，则a光比b光容易发生明显衍射现象，故E错误.
故选BDE。
9．BCE
【解析】
A、光的干涉(双缝干涉，薄膜干涉)、衍射、偏振是波所具有的特性，都可以证明光是一种波；而光电效应和康普顿效应证明光具有粒子性；故A错误.
B、双缝干涉是两束频率相同和振动方向相同的光波相遇而引起光的强度重新分布的现象；薄膜干涉是入射光分别从膜的前后两个表面反射回来后相遇产生干涉，若光程差为波长λ的整数倍则出现亮纹，若光程差为半波长λ的奇数倍则出现暗纹；故B正确.
C、根据双缝干涉条纹的间距公式知，双缝间距d越小干涉条纹间距越大；波长
越长干涉条纹间距越大；故C错误.
D、依据光的干涉现象，光照射在薄膜两表面上被反射回去，在叠加处由于光程差使得两束某种颜色的反射光出现振动减弱，导致相互抵消，从而增强光的透射能力；故D错误.
E、当单色光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑；故泊松是光的衍射现象造成的，证明了光的波动性；故E正确.
故选BCE.
10．AD
【解析】
当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细．故AD正确，
BC错误．故选AD．
点睛：该题考查光的衍射的特点，解决本题的关键知道衍射条纹的特点，以及知道发生明显衍射的条件．
11．减小
光的波长比障碍物小的多
【解析】
缝隙越窄，条纹宽度越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，当增加缝宽时，衍射条纹变窄，条纹间距变小．
当条纹足够宽时，几乎看不到条纹，衍射不明显，所以只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播．
【点睛】
12．0.999；
a；
【解析】
螺旋测微器的读数为：；
当细丝的直径越大时，衍射现象越不明显，由读数可知，细丝Ⅱ的直径大，由题目中图1可知，a图的衍射条纹间距较窄，因此图a是细丝Ⅱ的衍射图样；
故本题答案是：(1).
0.999；
(2).
a；
【点睛】
根据螺旋测微器的读数方法可明确半导体细丝的直径大小；注意读数时需要估读；衍射条纹的宽度和亮度与细丝的直径有关，直径越大，亮度越弱，条纹的直径越窄；
13．线光源平行白色彩色宽暗
【解析】
在衍射现象中，为了有更好的实验效果，使用的光源应为线光源，因为点光源和面光源在照射狭缝时，产生各个方向的光，所以效果较差，实验时应使得光源与狭缝平行，观察的衍射图样中央条纹的颜色是白色，两侧出现彩色；狭缝变窄时，条纹的间距变宽，亮度变暗；