上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.3光的衍射 课时训练（含解析）

4.3光的衍射
1．用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，发现在不透明圆板的阴影中心，有一个亮斑，产生这个亮斑的原因是(　　)
A．光的反射
B．光的衍射
C．光的折射
D．光的干涉
2．关于光的现象，下列说法正确的是
A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
B．a、b两東光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的千涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断某玻璃对a光的折射率比b光大
C．光的偏振现象证明光是纵波
D．在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大
3．下列有关光现象的说法中正确的是 （ ）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽
C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
4．如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)
A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄
C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫
5．下列说法正确的是
A．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理
B．观看立体电影的3D眼镜，利用了光的偏振原理
C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
D．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可用普通水作为慢化剂
6．下列说法正确的是_ ________
A．波的图象表示介质中“各个质点”在“在某一时刻”偏离平衡位置的位移
B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
E. 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，真空中的光速都是相同的。
7．以下关于光学知识的叙述中，正确的是
A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象
B．乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射
8．以下说法中正确的是 （　　）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽
9．下列有关光现象的说法正确的是__________
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．泊松亮斑是光的衍射现象
C．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度．
E.双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变宽
10．下列说法中正确的是(　　)
A．光导纤维由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
B．在光的双缝干涉实验中，若入射光为白光，则在光屏上看到的是明暗相间的彩色条纹，中央为暗条纹
C．在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显
D．一束阳光通过三棱镜形成彩色光带，表明阳光是各种色光组成的复合光
11．下列说法中正确的是____________．
A．a、b是两束频率不同的单色光，已知a光频率低于b光频率，则若用a光做衍射实验，衍射现象更明显
B．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的
C．介质中有一列简谐机械波传播，波源振动振幅为A，对则其中某个振动质点的振动振幅一定为A
D．对所有的机械波和电磁波都能在真空中传
12．如图，左图是在水槽中看到的水波的________现象；右图是用激光束照射一个不透明的小圆盘时，在像屏上观察到的图样，这是光的______现象。
13．某同学利用游标卡尺观察教室内日光灯的衍射现象．他将游标卡尺的两个测量脚逐渐靠近，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯，并让狭缝与日光灯管平行．当游标卡尺之间的狭缝足够小的时候，他观察到了光的衍射现象，此时游标卡尺如下图．
（1）请读出此时游标卡尺的读数________________．
（2）请描述他看到的现象：_______________________________．
14．表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表面和玻璃片边缘分别看到彩色图样，则前者是________现象，后者是________现象．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
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，亮斑的周围是明暗相间的环状衍射条纹，这就是泊松亮斑，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。泊松最初做本实验的目的是推翻光的波动性，而实验结果却证明了光的波动性，故B正确，ACD错误；
故选B。
2．B
【解析】用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，A错误；a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，根据双方干涉条纹的宽度的公式可知，a光的波长短，频率大，则可以判断水对a光的折射率比b光大，B正确；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，C错误；在光电效应的实验中，入射光的频率增大，光电子的最大初动能也增大，光照强度只影响光子数目，D错误．
3．B
【解析】在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误；在光的双缝干涉实验中，根据,若仅将入射光由绿光改为黄光，波长变大，则条纹间距变宽，选项B正确；光导纤维丝的原理是全反射，光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C错误；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误；故选B.
4．B
【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，故AC两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距可以知道波长越大，越大，故A是红光，C是蓝光．
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BD是单缝衍射图样，B为紫光的单缝衍射图样，D为黄光单缝衍射图样．故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．
所以选项B正确的，选项ACD错误．
点睛：掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样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．
5．ABD
【解析】全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，A正确；戴上特制的眼镜观看3D电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产生的视觉差，B正确；β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，也不是核外的电子，C错误；在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确．
6．ABE
【解析】A、振动图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移，波动图象表示介质中“所有质点”在“某个时刻”的位移，故A正确；
B、当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小，这是多普勒效应，故B正确；
C、光的偏振现象说明光是横波，故C错误；
D、麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，变化有均匀变化与非均匀变化之分，当均匀变化时，则产生稳定的；当非均匀变化时，则也会产生非均匀的．所以均匀变化的电场产生恒定的磁场，故D错误；
E、根据狭义相对论的理论的基本假设，相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同，光速不变原理；有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，故E正确；
故选ABE。
【点睛】了解波动图象与振动图象、多普勒效应、光的偏振、麦克斯韦电磁场理论。
7．ABD
【解析】甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，选项A正确；乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的，选项B正确；丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，选项C错误；丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射，选项D正确；故选ABD.
8．BD
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波，而不是纵波，故A错误；相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波，而赫兹证实电磁波的存在，故C错误；光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，波长变长，则由△x=λ，可知，条纹间距变宽，故D正确；故选BD．
9．ABE
【解析】
A、增透膜是利用光的薄膜干涉现象，以消弱反射光的强度，增大透射光的强度．故A正确；
B、当光照到不透光的小圆板上时，在光屏的阴影中心出现的亮斑叫泊松亮斑，泊松亮斑是光的衍射现象．故B正确；
C、全息照相利用了激光的相干性好的特点，利用光的干涉原理工作的；故C错误；
D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，以消除玻璃的反射光的影响．故D错误．
D. 在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为紫色光,根据条纹间距公式△x= ，波长变短，故则干涉条纹间距变窄，故D正确；
故选ABE
10．CD
【解析】光导纤维是利用全反射现象传输信号，内层是光密介质即内层的折射率大于外层的折射率，故A错误；在光的双缝干涉实验中，若入射光为白光，则在光屏上看到的是明暗相间的彩色条纹，中央为亮条纹，故B错误；在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，故C正确；一束阳光通过三棱镜形成彩色光带，表明阳光是各种色光组成的复合光，故D正确．故选CD.
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
因a光频率低于b光频率，则a光波长大于b光波长，若用a光做衍射实验，衍射现象更明显，故A正确；肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故B错误；传播过程中，各振动质点的振动周期、振幅、起振方向都和波源质点相同，故C正确；机械能的传播需要介质，机械波不能在真空中传播，故D错误；故选AC．
12．干涉 衍射
【解析】
【详解】
[1]水槽中有两个波源，且存在振动加强和减弱的区域，因此看到的是波的干涉现象；
[2]该图为泊松亮斑，这是光的衍射现象；
13．0.1mm 彩色直条纹
【解析】
游标卡尺的固定刻度读数为0mm，游标尺上第1个刻度对齐，所以游标读数为0.1×1mm=0.1mm，所以最终读数为：0+0.1mm=0.1mm；
它看到的是相互平行的彩色直条纹．
14．干涉 衍射
【解析】
【分析】
光线在油膜的前后表面分别反射，形成薄膜干涉，光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘出来，玻璃片的边缘充当障碍物，发生衍射．
【详解】
光线照射到透明玻璃片的表面时，光线在油膜的前后表面分别反射，形成薄膜干涉，可在照射面前边看到彩色的条纹；同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘出来，发生衍射，可从玻璃片的旁边看到彩色图样．