怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.2光的衍射 学业测评（含解析）

5.2光的衍射
1．1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论：直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来做为光的波导来传输大量信息，43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”．以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的（　　）
A．图甲中，弯曲的水流可以导光
B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像
C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象
2．下列说法正确的是(　　)
A．电磁波必须依赖介质才能向远处传播；
B．光由空气进入水中，频率不变，波长变短；
C．光的干涉、衍射、偏振现象表明光的粒子性；
D．介质折射率越大，光从介质射向真空时发生全反射的临界角越大。
3．下面哪些现象属于光的衍射现象（??
）
A．雨后美丽的彩虹?
B．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的色彩条纹
C．阳光下肥皂膜上的彩色条纹?
D．光通过三棱镜产生的色彩条纹
4．某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两测量脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结了以下几点，其中正确的是
A．若狭缝与灯丝平行，形成黑白条纹且条纹与狭缝平行
B．若狭缝与灯丝垂直，形成彩色条纹且条纹与狭缝垂直
C．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关
D．衍射条纹的间距与光的波长无关
5．用红光做杨氏双缝干涉实验时，在屏上能观察到明暗相间且间隔相等的红色干涉条纹，现若用一张不透明的纸将其中的一个狭缝挡住，则在屏上可以观察到（
）
A．一片红光
B．和狭缝宽度相当的一条红色亮线
C．明暗相间但间隔不等的红色条纹
D．仍是原来形状的红色条纹，但其中的亮条纹比原来稍暗些
6．如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的四种现象．当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（
）．
A．
B．
C．
D．
7．泊松亮斑产生原因是
（
）
A．光的反射
B．光的衍射
C．光的折射
D．光的干涉
8．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2
mm逐渐增大到0.8
mm，看到的现象是（
）
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．衍射条纹的间距不变，只是亮度减弱
9．点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是(　　)．
A．光的反射
B．光强太小
C．光的干涉
D．光的衍射
10．如图所示，一束由两种单色光组成的细光束沿PO方向由空气射向玻璃砖，通过玻璃砖后分成两条单色细光束A、B．下列说法正确的是（　　）
A．若增大入射角i，则B光先消失
B．在玻璃中A光的速度比B光的大
C．通过狭缝时A光比B光更容易发生衍射现象
D．用同一双缝干涉实验装置分别用A、B光做实验，A光的干涉条纹间距比B光的小
E.若A光为绿光，则B光可能为紫光
11．由a、b两种单色光构成复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法正确的是_____
A．a光的频率小于b光的频率
B．从同种介质中斜射入空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角
C．在同种介质中传播,a光传播速度大于b光的传播速度
D．相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻明条纹间距比b光的相邻明条纹间距小
E.
通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显
12．下列说法正确的是（　　）
A．真空中蓝光的波速比红光的波速大
B．“闻其声而不见其人”是因为声波比光波更容易发生衍射现象
C．光纤通信利用了光的全反射原理
D．光的偏振现象说明光是纵波，电磁波也是纵波
13．一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为t＝1.0
s时的波形图，如图乙所示为x＝2.0m处的质点L的振动图象，已知图甲中M、N两点的平衡位置分别位于xM＝3.0m、xN＝4.0m，则下列说法正确的是
．
A．该波应沿x轴负方向传播
B．图甲中质点M的速度与加速度均为零
C．在t＝2.5
s时刻质点L与质点N位移相同
D．从t＝0.5
s时刻到t＝2.0s时刻质点M通过的路程为60cm
E.该波在传播的过程中，遇到宽度为1m的障碍物能发生明显的衍射现象
14．如图所示，两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入，经三棱镜折射后相交于点P，下列说法正确的是___________．
A．三棱镜对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在三棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度
C．同一种介质对a光的临界角大于对b光的临界角
D．在利用a光和b光做衍射实验时，b光的实验现象更明显
E.经过同一双缝所得干涉条纹，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
15．下列说法正确的是__________
A．某物体做受迫振动，其振动频率与物体的固有频率相同
B．一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形满足，此时x=0.
6m处的质点正在沿y轴正方向运动
C．对着日光灯管从两支紧靠的铅笔夹成的狭缝间看到的彩色条纹，是由于光发生衍射的缘故
D．电磁波和机械波一样，波速都由介质唯一决定
E.光导纤维利用了光的全反射，光纤内芯的折射率大于外套的折射率
参考答案
1．A
【解析】
图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故与光导纤维原理相同，A正确；图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，B错误；图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，C错误；图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，D错误．
2．B
【解析】
A.
电磁波传播的是振荡的电磁场，而电磁场本身就是物质，所以电磁波传播不需要依赖介质，在真空中也能传播，故A项与题意不相符；
B.
光由空气进入水中，频率不变，波速变小，由波速公式v=λf知波长变短，故B项与题意相符；
C.
偏振是横波特有现象，光的偏振现象表明光是横波，说明了光的波动性，故C项与题意不相符；
D.
根据临界角公式分析知，介质折射率越大，光从介质射向真空时发生全反射的临界角越小，故D项与题意不相符。
3．B
【解析】
A.
雨后天空美丽的彩虹，属于光的折射现象，故A错误；
B.
对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹，是光绕过障碍物传播的现象，故属于光的衍射现象，而之所以看到彩色条纹，是由于不同的色光波长不同，发生叠加造成亮条纹的位置不同，故B正确；
C.
阳光下肥皂膜上的彩色条纹，是属于薄膜干涉现象，故C错误；
D.
太阳光通过三棱镜产生彩色条纹，是由于光发生了色散现象即属于光的折射现象，故D错误．
故选B.
4．C
【解析】
AB．在用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的衍射现象时狭缝必需与灯丝平行，这时彩色衍射条纹与狭缝平行，狭缝与灯丝垂直时观察不到明显的衍射条纹，故AB错误；
C．衍射条纹的间距随狭缝变宽而变小，即狭缝越宽，衍射条纹间距越小，故C正确；
D．波长越大衍射现象越明显，故波长越大，衍射条纹间距越大，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么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，故C正确，ABD错误；故选C．
【点睛】
掌握单缝衍射和双缝干涉的条纹的特点，和条纹间距与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆．
6．A
【解析】
用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的是光的衍射现象，狭缝越小，衍射现象越明显，故A正确；
故选A。
7．B
【解析】
泊松亮斑是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象，是指当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时，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B对；ACD错；
8．A
【解析】
由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，将缝调宽，现象向相反方向变化，故选项A正确。
9．D
【解析】
光绕过障碍物偏离直线传播的现象叫衍射，点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，是光的衍射，故D正确，ABC错误。
10．BCE
【解析】
A.
根据折射定律知光线射入玻璃时的折射角只能接近临界角，不能达到临界角，即射出玻璃时的入射角不能达到临界角，不会发生全反射，所以增大入射角i，光线都能射出，故A项与题意不相符；
B.
光有空气射向玻璃时，两种单色光的入射角相同，但B光偏折大，根据射率定义公式
有
根据知
故B项与题意相符；
C.
频率大的单色光折射率也大，根据c=λf，由于fA＜fB，故λA＞λB，所以通过相同的狭缝时A光更容易发生衍射，故C项与题意相符；
D.
根据双缝干涉条纹的间距公式，为λA＞λB，所以A光的干涉条纹间距比B光的大，故D项与题意不相符；
E.由于绿光的频率小于紫光的频率，结合fA＜fB，故E项与题意相符。
11．ACE
【解析】
由光路可知b的折射程度大于a，可知b的折射率大于a，b光的频率大于a光的频率，选项A正确；根据sinC=1/n可知，从同种介质中斜射入空气发生全反射时，b光的临界角小于a光的临界角，选项B错误；根据n=c/v可知在同种介质中传播，a光传播速度大于b光的传播速度，选项C正确；b光波长小于a光，根据可知，相同条件的双缝干涉实验中,b光的相邻明条纹间距比a光的相邻明条纹间距小，选项D错误；b光波长小于a光，则通过同一狭缝，a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显，选项E正确；故选ACE.
12．BC
【解析】
A.真空中蓝光的波速与红光的波速相同，都是c＝3×108m/s，故A项与题意不符；
B.声波的波长远大于光波的波长，更容易发生明显的衍射，“闻其声而不见其人”就是因为声波比光波更容易发生衍射现象，故B项与题意相符；
C.光纤通信利用了光的全反射原理，故C项与题意相符；
D.偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是横波波，电磁波也是横波，故D项与题意不相符。
13．ADE
【解析】
A.
由振动图象可知质点在时沿轴负方向运动，结合上下坡法可得该波沿轴负方向运动，故A正确；
B.
图甲中质点在最大位移处，速度为零，加速度最大，故B错误；
C.
再经过质点与质点分别位于波峰与波谷，位移一个正一个负，故位移不同，故C错误；
D.
从时刻到时刻，质点振动时间为：
质点通过的路程为：
故D正确；
E.
由图甲可知该波波长为4m，当障碍物尺寸与波长差不多，或比波长小时，会发生明显衍射，故该波在传播的过程中，遇到宽度为1m的障碍物能发生明显的衍射现象，故E正确。
14．ADE
【解析】
A、由图可知，a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以三棱镜对a光的折射率大，对b光的折射率小，故A正确；
B、由光在介质中传播速度的公式分析知，因a光的折射率大，b光的折射率小，知在玻璃中b光的传播速度较大，故B错误；
C、根据得知，a光的全反射临界角小于b光全反射临界角，故C错误；
D、因b光的折射率小，波长较长，波动性强，所以在利用a光和b光做衍射实验时，b光的实验现象更明显，故D正确；
E、因a光的折射率大，b光的折射率小，所以a光的频率较大，波长较短，根据干涉条纹的间距与波长成正比，知让a光和b光通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距小，故E正确；
故选ADE．
15．BCE
【解析】
A.
某物体做受迫振动，其振动频率等于驱动力的频率，不一定与物体的固有频率相同，选项A错误；
B.简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻x=0.
6m处的质点的位移为，则由正弦函数的图像可知此时波处在“下坡”阶段，则质点正在沿y轴正方向运动，选项B正确；
C.
对着日光灯管从两支紧靠的铅笔夹成的狭缝间看到的彩色条纹，是由于光发生衍射的缘故，选项C正确；
D.机械波的波速由介质唯一决定，但是电磁波可以在真空中传播，选项D错误。
E.
光导纤维利用了光的全反射，光纤内芯的折射率大于外套的折射率，选项E正确。