上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.3光的衍射 配套作业（含解析）

4.3光的衍射
1．在下列情况下，对于发生的光现象描述正确的是（ ）
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的干涉现象
B．光导纤维是利用光从光纤的内芯折射进入外套来完成信息传递的
C．阳光下，水面上的油膜会出现彩色花纹．是光的全反射现象
D．增透膜是利用光的干涉现象来使反射光的强度减至最小的
2．在水下同一深度有两个不同颜色的点光源P、Q，已知P在水面形成的亮斑区域大于Q在水面形成的亮斑区域，以下说法正确的是
A．P光的频率大于Q光的频率
B．P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度
C．P光的临界角大于Q光的临界角
D．同一单缝衍射装置，P光的中央亮纹宽度比Q光的小
3．关于电磁场和电磁波的理论下列说法中错误的是（ ）
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的
C．由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播
D．光的偏振说明电磁波是横波
4．以下几种说法正确的是（ ）
A．对同一种玻璃而言，黄光在其中的折射率大于蓝光在其中的折射率
B．光的偏振现象证明了光是横波
C．当光由光疏介质斜射入光密介质时，若入射角大于临界角，则会发生全反射现象
D．光纤通信的原理是全反射现象，光纤内芯的折射率比外套小
5．甲、乙两束单色光同时射到两种介质的分界面MN上，由于发生折射后合为一束，如图所示(反射光未画出)，则下列判断正确的是(　　)

A．甲光的频率比乙光的频率大
B．相同条件下，甲光比乙光容易发生衍射
C．对同种介质，甲光的折射率比乙光的折射率大
D．在同种介质中甲光的光速比乙光的光速小
6．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（灰黑色部分表示亮纹）．则在下面四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　）
A．红蓝紫黄
B．红紫蓝黄
C．紫黄蓝红
D．黄紫红蓝
7．下列有关光学现象的说法中正确的是(　 　)
A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象
C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
D．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度
8．下列说法正确的是
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的千涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的千涉现象
E. 不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的
9．下列关于光的干涉、衍射、偏振等现象中正确的是
A．对着日光灯从两支并拢铅笔的缝中看到的彩色条纹是光的衍射
B．用圆屏作障碍物，影的中心全是暗斑
C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
D．做双缝干涉实验若将双缝间距离d减小,像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
10．下列说法正确的是__________
A．简谐运动的周期与振幅无关
B．在双缝干涉实验中，光的频率越低得到的条纹间距越宽
C．在纵波的传播方向上，某个质点的振动速度等于波的传播速度
D．泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相利用了光的相干性
E.当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率变小
11．在研究光的衍射实验时，当保持狭缝到光屏的距离不变，屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而__________．
12．空间两列光相遇能发生干涉的条件是__________，干涉条纹的特点是____________________．
13．在图中，甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象，其中图甲是光的______（选填“干涉”或“衍射”）图象。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径______（选填“大于”或“小于”）图乙所对应的圆孔的孔径。
14．利用如图所示装置，可以在光屏上观察到明暗相间的条纹，这是光的_____现象，若保持单缝到光屏的距离不变，调节狭缝的缝宽，则屏上明暗相间的条纹间距将随单缝宽度的减小而_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
参考答案
1．D
【解析】通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象，选项A错误；光导纤维是利用光从光纤的内芯反射来完成信息传递的，选项B错误；阳光下，水面上的油膜会出现彩色花纹．是光的干涉现象，选项C错误；增透膜是利用光的干涉现象来使反射光的强度减至最小的，选项D正确；故选D.
2．C
【解析】光线从水中射向水面，出射光区域边界上光线恰好发生全反射，由题意可知：P光照亮的水面区域大于Q光，则P的临界角大于Q的临界角，所以由sinC=得知，P的折射率小于Q的折射率，P光的频率也小于Q光的频率．故A错误，C正确；P的折射率小于Q的折射率，由知，P光在水中的速度大于Q的速度．故B错误；由上分析知，P的折射率小于Q的，则P光的波长比Q长，让P光和Q光通过则用同一单缝衍射装置，P光衍射的明显，中央亮条纹宽度比Q光的大．故D错误；故选C.
点睛：在同一深度两光源发光的水面区域不同，从而确定它们的折射率．则可以假设P是红光，Q是紫光，所以利用红光 与紫光的特性做出判断．
3．A
【解析】均匀变化的电场周围产生的磁场是稳定的，选项A错误；变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的，可能是稳定的，选项B正确；由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播，选项C正确；光的偏振说明电磁波是横波，选项D正确；此题选择错误的选项，故选A.
4．B
【解析】对同一种玻璃而言，黄光在其中的折射率小于蓝光在其中的折射率，选项A错误；光的偏振现象证明了光是横波，选项B正确； 当光由光密介质斜射入光疏介质时，若入射角大于临界角，则会发生全反射现象，选项C错误；光纤通信的原理是全反射现象，光纤内芯的折射率比外套大，选项D错误；故选B.
5．B
【解析】由图甲的入射角大于乙的入射角，折射角相等，根据折射定律可知乙的折射率大于甲的折射率，则乙光的频率比甲光的频率大．故A错误．由v=λf=c得，c相同，则甲光波长比乙光波长长，甲光波动性强，相同条件下，甲光比乙光容易发生衍射．故B正确．根据折射定律可知，对于同种介质，甲光的折射率比乙光的折射率小．故C错误．由可知，v与n成反比，则在同种介质中甲光光速比乙光光速大．故D错误．故选B．
点睛：本题考查对光的折射现象的分析和理解能力．对于不同色光，各个量的比较，要结合光的色散、干涉、衍射实验的结果理解记忆.
6．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，故从左边第一个与第三个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距可知波长λ越大，△x越大，故左边第一个是红光，第三个是蓝光．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，故最右端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）,故选B．
7．CD
【解析】用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，选项A错误； 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的色散现象，选项B错误； 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰，选项C正确；根据可得，经过同一双缝所得干涉条纹，因红光的波长大于绿光，则红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，选项D正确；故选CD.
8．ADE
【解析】对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，从而绕过障碍物，现象A正确； 白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，现象B错误； 红光由空气进入水中，频率不变，颜色不变，波速减小，则波长变短，现象C错误； 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的干涉现象，现象D正确；根据相对论原理可知，不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的，选项E正确；故选ADE.
9．AC
【解析】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的，故A正确；光屏上影的中心会出现一个亮斑，该亮斑叫做泊松亮斑，这是光的衍射引起的，B错误；可使景像清晰是利用光的偏振．只能让振动方向与透振方向一致的通过，故C正确；根据公式，减小d，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变大，D错误．
10．ABD
【解析】
简谐运动的周期与振幅无关，选项A正确； 在双缝干涉实验中，光的频率越低，则波长越大，根据可知得到的条纹间距越宽，选项B正确；在纵波的传播方向上，因质点在自己平衡位置做简谐振动，故某个质点的振动速度并不等于波的传播速度，选项C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相利用了光的相干性，选项D正确； 根据多普勒效应可知，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率变大，选项E错误；故选ABD.
11．增大
【解析】
【详解】
[1]当保持狭缝到光屏的距离不变，屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大。
12．频率相等 明暗相间、等宽等亮的条纹
【解析】
【详解】
[1]产生干涉条纹的条件为波的频率相等，且有稳定的相位差；
[2]干涉条纹的特点是明暗相间、等宽等亮的条纹。
13．衍射 小于
【解析】
【详解】
[1]图甲中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，图乙中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．图甲是光的衍射图样，
[2]由于光波波长很短，约在10-7m数量级上，所以图甲对应的圆孔的孔径比图乙所对应的圆孔的孔径小．图乙的形成可以用光的直线传播解释，说明乙图的孔径大于光波的波长，因此甲孔径小于乙孔径
14．衍射 增大
【解析】
【分析】
光传播到障碍物的后面的区域，由于是单缝不可能发生两列光的叠加，故只能发生衍射现象，根据单缝宽度越小越容易发生衍射现象，故缝越小，条纹间距越大。
【详解】
发生明显衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长还小，故单缝宽度越小越容易发生衍射现象，故缝越小，条纹间距越大。