上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.3光的衍射 课时作业（含解析）

4.3光的衍射
1．如图所示，P是一偏振片，P的偏振化方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。一光束射向P，该光束的振动方向与P的振动方向成45°角（用带有箭头的虚线线表示）。顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是

A．先变亮，再变暗
B．先变亮，然后变暗，再变亮
C．先变暗，再变亮
D．先变暗，然后变亮，再变暗
2．下列属于光的衍射现象的是( )
A． B．
C． D．
3．在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是
A．甲是单缝、乙是双缝 B．乙是双缝、丙是小圆孔
C．丙是小圆孔、丁是小圆板 D．丁是小圆孔、甲是双缝
4．下列属于光的衍射现象的是( )
A． B．
C． D．
5．用某单色光做光的双缝干涉实验，能在光屏上观察到干涉条纹．若把其中一条缝遮住，则在光屏上（ ）
A．没有任何条纹
B．只有一条亮条纹
C．有等间距的明暗相间的条纹
D．有不等间距的明暗相间的条纹
6．能说明光的粒子性的实验是（ ）
A．干涉现象
B．衍射现象
C．光电效应
D．色散现象
7．如图，用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，例如小分币，我们可以在光屏上看到的图样为下图中的（ ）
A．B．
C．D．
8．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应
B．图乙是铀核裂变图，其核反应方向为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为
C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小
D．图丁中的P、Q是偏振片。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
9．一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是(也称频率宽度)，其中和分别记为“上限频率”和“下限频率”．如图所示，某红宝石激光器发出的激光(其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为a光和b光)由空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成θ角．则下列说法正确的是(　　)
A．a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大
B．逐渐减小θ角，a光在液膜下表面先发生全反射
C．b光更容易发生明显的衍射现象
D．相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小
10．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____________.(填正确答案的标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)
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
E. 衍射条纹中央条纹最宽
11．将a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射入玻璃中，形成空气的光路如图所示。用这两种单色光分别经同一双缝干涉实验装置做双缝干涉实验，其中一种单色光在屏上出现第3级亮纹的地方，刚好是另一种单色光出现第3级暗纹的地方，则 _______，再让这两种单色光经同一单缝衍射装置做单缝衍射实验，则 ________光衍射条纹中央亮纹较宽。
12．如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，________（选填“a”或“b”）光为偏振光．人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则以SP为轴将B转过________（选填“90°”或“180°”）后，在P处将看到光亮．
13．在观察光的干涉和衍射的实验中，如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的_______（填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象．
14．光的干涉和衍射现象揭示了光具有_________性（选填“波动”或“粒子”）；光的偏振现象说明了光是_________（选填“横波”或“纵波”）。
参考答案
1．D
【解析】光束的振动方向与P的振动方向相互垂直时，振动的光不能通过偏振片，观察到光线的亮度最暗，光束的振动方向与P的振动方向平行时，振动的光能通过偏振片，观察到光线的亮度最亮，所以顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是先变暗，然后变亮，再变暗，故D正确，ABC错误；
故选D。
【点睛】根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭逢垂直，都能有光通过偏振片。
2．A
【解析】
A图中单色光通过狭缝后产生衍射现象；B是光的干涉现象；C是薄膜干涉；D是光的色散；故选A.
3．C
【解析】
根据衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小小；后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔做衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板．所以只有C是正确的．故选C．
【点睛】
考查干涉与衍射的原理，注意它们的条纹间距的不同，掌握偏振光与自然光的区别，理解偏振片的工作原理．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，说明光不再直线传播.
4．A
【解析】
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射， A属于光的衍射现象，BCD属于光的干涉现象；
故选A．
5．D
【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D正确，ABC错误．
【点晴】
根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大，越向两侧宽度越小，而波长越大，中央亮条纹越粗进行判断．
6．C
【解析】光的干涉、色散和衍射是波特有的现象，不能说明粒子性，故ABD错误；光电效应能说明光具有粒子性，故C正确。所以C正确，ABD错误。
7．B
【解析】
用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，会产生光的衍射现象，中央出现亮点，图样为B所示；故选B.
8．ACD
【解析】从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，由折射率与频率的关系可知，b光的频率大于a光的频率，结合光电效应发生的条件可知，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应．故A正确．核子结合成原子核释放出的能量与核子数之比是结合能；在核反应的过程中，质量亏损为△m，核反应的过程释放的能量为△mc2，不是结合能．故B错误．由图示磁场由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小．故C正确．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确．故选ACD.
点睛：该题考查多个知识点的内容，其中根据磁场方向应用安培定则判断出电路电流方向、根据电场方向判断出电容器带电情况是正确解题的关键．
9．AC
【解析】A：由题知，a光的频率大于b光的频率，液膜对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大。故A项正确。
B：由于平行液膜的上表面与下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性得知，两种光都不可能在液膜下表面发生全反射。故B项错误。
C：由波速公式可知，b光的波长大于a光的波长，b光的波动性较强，更容易发生明显的衍射现象。故C项正确。
D：相同装置做双缝干涉实验，干涉条纹间距，b光产生的干涉条纹间距较大。故D项错误。
综上，本题答案为AC。
10．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、λ为波长．将入射光由可见光换成X射线，波长λ变小衍射条纹间距变窄，则衍射条纹间距变小，A正确；使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，B错误；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正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变大，D错误；衍射条纹与干涉条纹不同，其中央条纹最宽，故E正确．
11． a
【解析】由图知，b光的偏折程度大，折射率大，波长短．据题有： ，解得；由于a光的波长长，更容易产生明显的衍射现象，则a光衍射条纹中央亮纹较宽．
【点睛】解决本题的关键掌握双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．还要知道光的波长越短，频率越高，折射率越大
12． b 90°
【解析】由题意可知，人眼在P处看不到光亮，是因为偏振片A与偏振片B相互垂直，a光是自然光，经过偏振片后，b光是偏振光；由上分析可知,以SP为轴将B转过180?后，偏振片B仍然与偏振片A相互垂直，在P处仍然不能看到光亮；当SP为轴将B转过90?后，两个偏振片的方向平行，在P处将能看到光亮。
点睛：根据光的偏振现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭逢垂直，都能有光通过偏振片．
13．衍射
【解析】
泊松亮斑是光的衍射现象形成的．
14． 波动 横波
【解析】光的干涉和衍射现象揭示了光具有波动性；光的偏振现象说明了光是横波。