广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：4.6光的衍射和偏振 同步练习（含解析）

4.6光的衍射和偏振
1．在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样那么障碍物应是（黑线为暗纹）（）
A．很小的不透明的圆板?????????????????????????????
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明圆板?????????????????????????????????????D．很大的中间有小圆孔的不透明圆板
2．关于光现象及其应用，下列说法正确的是（　　）
A．汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”，就变得十分明亮，是利用了光的折射
B．照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射
C．用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的干涉
D．抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振
3．下面的说法正确的是　　
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的全反射现象造成的
B．天空中彩虹是光的干涉现象造成的
C．圈屏阴影中心的亮斑泊松亮斑是光的衍射现象造成的
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象
4．美国罗切斯大学的科学家说，他们利用量子力学与激光技术制造的一种“简单”计算机比目前用的电脑运算速度快10亿倍．该大学的研究人员指出，新型计算机是基于光的干涉原理，运算处理用的是光子而不是电子．那么就现代生产技术而言，下列哪些技术也利用了光的干涉原理（　　）
A．光导纤维通信技术
B．立体电影拍摄技术
C．检测工件表面平整度
D．对金属元件进行探伤
5．下列光学现象中说法正确的是
A．肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现彩色是光的衍射现象
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．光导纤维利用了光的干涉原理
D．用同一装置做红光和紫光的双缝干涉实验，在形成的干涉图样中，紫光的条纹间距比红光宽
6．某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A、B不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入，并从另一面射出，如图4所示．由此我们可以知道(　
　)
A．在同种介质中，A光的波长比B光的波长长
B．从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的小
C．A、B两种光在水中的速度一样大
D．A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射
E.
A光比B光易发生明显的衍射现象
7．在水面下同一深处有两个光源P、Q，它们发出不同的单色光，在水面上观察到P在水面下的深度大于Q，以下说法正确的是(
)
A．P光的频率大于Q光
B．P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长
C．P光在水中的传播速度大于Q光
D．让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光条纹间的距离小于Q光
E.让P光和Q光通过同一单缝装置，P光的衍射现象比较显著
8．用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，下列说法中正确的是（
）
A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹
B．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的彩色条纹
D．单缝衍射和双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹
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
E.衍射条纹中央条纹最宽
10．如图所示，一束光斜射向水面，入水后分成a、b两束，下列说法正确的是　　
A．a光比b光更容易发生衍射现象
B．a光的频率大于b光的频率
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．当a，b两种光从水射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角
11．如图，、分别为单缝衍射实验中，两束单色光经过同一实验装置得到的图案，则图______（选填“”或“”）对应光的波长较长．欲使的中央衍射条纹变宽，可以________缝到屏之间的距离（选填“增大”或“减小”）．
12．在一个小电灯和光屏之间，放一个带圆孔的遮光板，在圆孔直径从1
cm左右逐渐变小直到闭合的整个过程中，在屏上依次可看到
、
、
、
几种现象．（选择下列现象，将序号填入空中）
①完全黑暗
②小孔成像
③衍射光环
④圆形亮斑
13．13．关于下列光学现象，说法中正确的是_________
A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象
B．水中蓝光的传播速度比红光的慢
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
参考答案
1．D
【解析】
A、用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，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，故B错误．C、很大的不透明圆板时后面是一片阴影，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，故D正确．故选D．
【点睛】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．C
【解析】
A.自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用光的全反射现象；故A不符合题意；
B.照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光的薄膜干涉现象。故B不符合题意；
C.用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉现象。故C符合题意；
D.激光束越过细丝时产生的衍射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。故D不符合题意。
3．C
【解析】
A、肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线，相互叠加产生的现象，这是光的干涉造成的故A错误．
B、天空中彩虹是白光的折射率不同，从而出现光的色散现象，故B错误．
C、圆屏阴影中心的亮斑泊松亮斑是光绕过阻碍物射到中心位置，这是光的衍射现象造成的，故C正确．
D、增透膜是通过光的干涉，减少反射光的强度，从而增加透射光的强度，故D错误．
故选C．
【点睛】
解决本题的关键掌握衍射条纹和干涉条纹的特点，单缝衍射条纹中间宽、两边窄，呈现不等间距．双缝干涉条纹等宽、等间距，但也有干涉条纹不等间距（如牛顿环）．
4．C
【解析】
A.光纤通信是利用了光的全反射原理，A错误；
B.立体电影是利用了光的偏振原理，B错误；
C.干涉法检查平面的平整度应用了薄膜干涉原理，C正确；
D.对金属元件进行探伤使用射线的穿透性，D错误；
5．A
【解析】
A.肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现彩色是光的衍射现象，选项A正确；
B.
光的偏振现象说明光是一种横波，选项B错误；
C.
光导纤维利用了光的全反射原理，选项C错误；
D.
红光的波长大于紫光，根据可知，用同一装置做红光和紫光的双缝干涉实验，在形成的干涉图样中，紫光的条纹间距比红光窄，选项D错误.
6．ADE
【解析】
由图可知，B光折射率较大，B光的频率大．同种介质中，A光的波长比B光的波长长，选项A、E正确；从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的大，选项B错误；A、B两种光在水中的速度，A光较大，选项C错误；由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射，选项D正确．故选ADE.
7．BCE
【解析】
A.据题知，P光偏折程度比Q光的小，则水对P光的折射率比Q的小，P光的频率小于Q光的频率，故A错误；
B.P光的频率小于Q光的频率，由知，在真空中P光的波长大于Q光的波长，根据得光在介质中波长为
λ0是光在真空中的波长，结合P光的折射率比Q的小，可知P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长，故B正确；
C.水对P光的折射率比Q的小，由
分析知P光在水中传播速度大于Q光，故C正确；
D.在真空中P光的波长大于Q光的波长，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以P光条纹间的距离大于Q光，故D错误；
E.P光的波长大于Q光的波长，则P光的波动性，更容易发生衍射现象，所以让P光和Q光通过同一单缝装置，P光的衍射现象比较显著，故E正确；
故选BCE。
8．AB
【解析】
A.双缝干涉条纹是明暗相间的等间距条纹，A项符合题意；
B.单缝衍射条纹是中央最宽、两侧逐渐变窄的明暗相间的条纹，B项符合题意；
C.双缝干涉中单色光形成明暗相间的等间距条纹，白光形成彩色条纹，C项不符合题意．
D.
单缝衍射条纹不是等间距的明暗相间的条纹，选项D不符合题意。
9．ACE
【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，定性讨论，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，衍射条纹间距会变窄，即衍射条纹间距变小，A符合题意；
B.使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，B不符合题意；
C.换用波长较长的光照射，根据公式可知，衍射条纹间距变宽，C符合题意；
D.增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变大，D不符合题意；
E.衍射条纹与干涉条纹不同，其中央条纹最宽，故E不符合题意．
10．AD
【解析】
A.由题图看出，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，则a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小，由c=λf知，波长大，因此a光比b光更容易发生衍射现象，故A正确。
B.a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，故B错误。
C.由公式n=c/v得v=c/n，则在同样介质中a光传播的速度比b光的大。故C错误。
D.因为a光的折射率小，由公sinC=1/n知，a光的临界角大，故D正确。
11．a
增大
【解析】
[1][2]单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式△x=λ，可知波长越长的光条纹间距越大，衍射现象越明显，则图a对应光的波长较长。欲使的中央衍射条纹变宽，可以增大缝到屏之间的距离L。
12．④、②、③、①
【解析】
在圆孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个光亮的圆，缩小圆孔，亮圆也随之缩小；然后在屏上得到小灯泡的倒立的像，这种现象叫小孔成像，光仍然是沿直线传播；圆孔缩小到一定程度时，发生衍射现象，在屏上就得到一些明暗相间的圆环，圆孔进一步缩小直到闭合，光环数增多、面积扩大，光环亮度减弱直到完全黑暗．所以依次是：④圆形亮斑、②小孔成像、③衍射光环、①完全黑暗
13．ABD
【解析】电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象，选项A正确；蓝光的频率较红光大，蓝光的折射率较大，根据
可知，水中蓝光的传播速度比红光的慢，选项B正确；光的偏振现象说明光是横波，选项C错误；红光的波长大于蓝光，分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，根据可知，用红光时得到的条纹间距更宽，选项D正确；一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射而发生了色散，不是因为三棱镜吸收了光；故E错误；故选ABD.