2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 5.3光的衍射 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
5.3光的衍射 同步练习（解析版）
1．图为红光或紫光通过双缝或单缝后呈现的图样，则（　　）
A．甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样
C．丙为红光的干涉图样 D．丁为红光的干涉图样
2．如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（　　）
A．bacd B．badc C．abcd D．abdc
3．关于光现象的叙述，以下说法正确的是（　　）
A．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的干涉
B．雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射
C．通过捏紧的两只铅笔间的狭缝观看工作着的日光灯管，看到的彩色条纹，属于光的干涉
D．阳光照射下，树影中呈现的一个个小圆形光斑，属于光的衍射现象
4．对于光的衍射现象的定性分析，下列说法错误的是（　　）
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
5．抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细。如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。这一过程利用了光的（　　）
A．干涉现象 B．衍射现象
C．折射现象 D．色散现象
6．以下哪种属于白光的干涉图样（　　）
A．水面上漂浮的油在阳光的照射下呈现的彩色条纹 B．白光通过三棱镜后在屏上呈现的彩色条纹
C．白光通过一条狭缝后在屏上呈现的彩色条纹 D．雨后空中出现的彩虹
7．图甲是可见光单缝衍射图；图乙是白光通过三棱镜，两次折射形成的七色光带。下列说法正确的是（　　）
A．光的干涉条纹的形成和光的衍射条纹的形成原理相似，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的
B．各种颜色的光通过三棱镜，光线两次折射均向底面偏折，光的波长越短，三棱镜对这种光的折射率越小，光在三棱镜中传播的速度越小
C．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光的波长越短，光子动量越大
D．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距越小
8．下列现象属于折射现象的是（　　）
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．白光经过三棱镜得到彩色图样
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹
9．下列说法中正确的是（　　）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．白光经过三棱镜得到彩色图样光的干涉现象
D．白光照射水面油膜呈现彩色图样是光的衍射现象
10．如图，某同学用激光器作为光源，在不透光的挡板上开一条窄缝，进行光的衍射实验。在光屏上观察到的图样可能是图中的（　　）
A． B． C． D．
11．下列唯一正确的说法是（　　）
A．在单缝衍射实验中，将入射光由红色换成绿色，衍射条纹间距变宽
B．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的折射现象
C．只有狭缝宽度要远小于波长才发生衍射现象
D．用光的干涉现象可以用检查工件平面的平整度
12．关于常见的光学常识及实验，下列表述不正确的是（　　）
A．影子的形成和泊松亮斑均说明光在均匀介质中沿直线传播
B．干涉、衍射及偏振现象均可体现光的波动性
C．在双缝干涉实验中，若用白炽灯为光源，则需要安装滤光片；若使用激光做光源，则无需滤光片
D．在双缝干涉实验中，若仅增大双缝间距，则相邻两条亮条纹的间距变小
13．下面有几种光学现象属于光的衍射的是（　　）
A．激光被扩束后，垂直照射一个不透光的小圆屏，在后面的接收屏上接收到的小圆屏阴影中央会出现一个亮点
B．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹
C．通过与日光灯管平行的狭缝观察发光的日光灯管，会看到两侧有彩色的条纹
D．隔着羽毛看太阳光，出现彩色花纹
14．如图所示，a、b两束单色光通过半圆形玻璃砖从圆心O点出射。保持入射光的方向不变，让半圆形玻璃砖绕O点逆时针级慢转动，当转过角时，a光出射光消失；当转过角时，b光出射光消失，已知＜。下列说法正确的是（　　）
A．a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率
B．a、b两束光在介质中的光速之比为
C．通过同一狭缝时，a光的衍射现象更明显
D．分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
15．关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定
B．对于同一障碍物，波长越长的光波越容易绕过去
C．简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率
D．红光由空气进入水中，波长变长颜色不变
16．光波发生干涉现象时产生干涉图样，发生衍射现象时产生衍射图样。请观察对比双缝干涉图样与单缝衍射图样，看看它们有什么区别。
17．两人分别站在一堵墙的两侧，彼此看不见却能相互对话，这是为什么?
18．（1）让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化。缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？
（2）用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？
19．通过两个手指间的狭缝来观察光源，当狭缝宽度逐渐减小时，会观察到什么现象?请试一试，并作出解释。
20．用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝且让狭缝与日光灯管或其他线状光源平行，你会观察到怎样的现象？试解释这个现象。
参考答案
1．B
【详解】
由干涉图样条纹间距公式 知条纹是等间距的，甲乙是干涉条纹；由于衍射图样间距不等，丙丁是衍射条纹。由于红光的波长长，条纹间距大，所以甲为红光的干涉条纹，乙为紫光的干涉条纹，丙是红光的衍射条纹，丁是紫光的衍射条纹，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射。显然0.8 mm大于光的波长，故不能发生明显的衍射现象，根据光的直线传播的原理，此时我们看到的应该是条纹状的光斑，即图象a，但随孔缝的宽度的减小，光斑的面积逐渐减小，在发生衍射前看到图象b；当发生衍射时，随狭缝的宽度逐渐变小时衍射条纹的间距逐渐变大，而条纹间距最小的是c，条纹间距最大的是d，所以先观察到c，再观察到d。综上所述当狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时我们依次看到的四个图象的顺序是abcd。
故选C。
3．A
【详解】
A．太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉，A正确；
B．雨后天空中出现的彩虹，是天空中小水滴对阳光色散形成的，则B错误；
C．通过笔间狭缝观看日光灯管出现彩色，属于单缝衍射，所以C错误；
D．而阳光下树影中呈出的小圆斑，则属于树叶间形成的小孔成像，则D错误；
故选A。
4．C
【详解】
A. 只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象，故A正确；
B. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹，这些条纹是由于来自障碍物上不同位置的光通过障碍物之后叠加时加强活削弱的结果，所以光的衍射现象是光波相互叠加的结果，故B正确；
C.我们所说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，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，也可以认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。因此衍射现象并没有否定光的直线传播的结论。
D. 光的衍射现象说明了光具有波动性，故D正确。
故选C。
5．B
【详解】
当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知金属丝变细。
故选B。
6．A
【详解】
A．水面上漂浮的油在阳光的照射下呈现的彩色条纹是薄膜干涉，属于白光的干涉图样，选项A正确；
B．白光通过三棱镜后在屏上呈现的彩色条纹是光的色散，选项B错误；
C．白光通过一条狭缝后在屏上呈现的彩色条纹属于单缝衍射，选项C错误；
D．雨后空中出现的彩虹是光的色散，，选项D错误。
故选A。
7．A
【详解】
A．从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的，A正确；
B．根据三棱镜对光的色散规律可知，三棱镜对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大，即波长越短，折射率越大，结合可知光在三棱镜中传播的速度越小，B错误；
CD．折射率越小，光的频率越小，光的波长越大，光子动量越小，干涉条纹间距越大，CD错误；
故选A。
8．C
【详解】
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样是光的干涉现象，选项A错误；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的干涉现象，选项B错误；
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的折射现象，选项C正确；
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，选项D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，故A正确；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，故B错误；
C．白光经过三棱镜得到的彩色图样是利用光的折射引起的色散现象，故C错误；
D．白光照射水面油膜呈现彩色图样是光的干涉现象，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄
故选D。
11．D
【详解】
A．在单缝衍射实验中，入射光的波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，红色光的波长比绿色光的波长长，将入射光由红色换成绿色，衍射条纹间距变小，A错误；
B．在太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的干涉现象，B错误；
C．只要狭缝足够小，任何光都能产生衍射现象，只有狭缝宽度与波长相差不大，或者比波长更小时，就能产生明显的衍射现象，C错误；
D．用光的干涉现象可以检查工件平面的平整度，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．泊松亮斑说明光发生了明显的衍射现象，说明光不是沿直线传播，A错误；
B．干涉、衍射及偏振现象都是光的波动性所具有的特点，B正确；
C．在双缝干涉实验中，为了获得单色光，若用白炽灯为光源，则需要安装滤光片；若使用激光做光源，则无需滤光片。C正确；
D．根据公式
可知仅增大双缝间距d，则相邻两条亮条纹的间距变小，D正确。
故不正确的选A。
13．ACD
【详解】
A．激光被扩束后，垂直照射一个不透光的小圆屏，在后面的接收屏上接收到的小圆屏阴影中央会出现一个亮点属于泊松亮斑，是光的衍射现象，故A正确；
B．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；
C．通过与日光灯管平行的狭缝观察发光的日光灯管，会看到两侧有彩色的条纹属于单缝衍射，故C正确；
D．隔着羽毛看太阳光，出现彩色花纹属于单缝衍射，故D正确。
故选ACD。
14．AB
【详解】
A．由于a光的临界角小于b光临界角，根据
a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率，故A正确；
B．由于
而
所以
故B正确；
C．由于a光在介质中的折射率大于b光在介质中的折射率，a光的波长小于b光的波长，通过同一狭缝时，b光的衍射现象更明显，故C错误；
D．a光的波长小于b光的波长，根据
分别用两束光使用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。
故选AB。
15．BC
【详解】
A．机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故A错误；
B．对于同一障碍物，波长越长的光波越容易发生衍射现象，从而绕过障碍物，故B正确；
C．简谐波的振动周期与传播周期相同，故单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列简谐波的频率，故C正确；
D．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，故D错误。
故选BC。
16．见解析
【详解】
双缝干涉图样与单缝衍射图样条纹的相同点是：都是明暗相间的条纹。
不同点：衍射条纹中间条纹宽、亮，两边窄、暗，而干涉条纹宽度相等、亮度相等。
17．见解析
【详解】
光的波长短，不容易发生衍射，在正常条件下，几乎沿直线传播，因此两人不能互相看到，但是声波的波长较长，和墙的高度相差不多，容易发生衍射，能绕过墙继续传播。
18．（1）大约0.8 mm时会出现条纹；当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱；（2）会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环
【详解】
(1) 当缝比波长大的多时，光沿直线传播，当缝与波长差不多，大约0.8 mm时会出现衍射条纹；当缝间距变小时，衍射现象更明显，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱；
(2)因为发生了衍射，故会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环。
19．见解析
【详解】
随着手指间狭缝逐渐减小，通过两个手指间的狭缝来观察光源，可以看到彩色条纹，这是因为狭缝较小时，与光源波长相差不大，当光通过狭缝后发生单缝衍射现象，形成光的衍射图样。
20．会观察到明暗相间的彩色条纹，因为当两支铅笔夹成的狭缝与光波波长接近时，会发生光的衍射现象
【详解】
会观察到明暗相间的彩色条纹，因为当两支铅笔夹成的狭缝与光波波长接近时，会发生光的衍射现象。