2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 5.3光的衍射 课后练习（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 课后练习（解析版）
1．如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点到双缝的距离之差为，若用单色光照射双缝时，发现点正好是从屏中间算起的第四条暗条纹，换用单色光照射双缝时，发现点正好是从屏中间算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是（ ）
A．单色光的频率大于单色光的频率
B．单色光的波长小于单色光的波长
C．单色光的相邻亮条纹间的距离小于单色光的相邻亮条纹间的距离
D．用单色光和在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光更容易发生明显衍射
2．如图是使用相同的实验装置，分别用红光和蓝光做实验所得到的干涉、衍射图样．则红光的干涉图样是其中的
A．B．
C．D．
3．一束红色激光射向一块有双缝的不透光的薄板．在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹．现在将其中一条窄缝挡住，让这束红色激光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到
A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗一些
B．与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些
C．只有一条与缝宽对应的亮条纹
D．无条纹，只存在一片红光
4．利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是
A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大
5．如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样．现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是：
A．将会观察到乙图样
B．光屏上条纹更宽
C．移动后，条纹变得模糊
D．该现象说明光具有波动性
6．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现
A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失
B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，圆心光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
7．在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5cm，所用水波的波长为5cm，则如图所示的衍射图样中正确的是（ ）
A． B． C． D．
8．关于光的干涉和衍射现象，下列各种说法中正确的是（ ）
A．光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果
B．光可以发生干涉和衍射现象，所以光是一种波
C．干涉和衍射的条纹都是明暗相间的，所以不能通过条纹来判断是干涉现象还是衍射现象
D．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是光的衍射现象
E.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，是由于各种色光传播速度不同
9．抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109—6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109—2.64×109Hz，则____
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
C．空间中的5G信号和4G信号不会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
E.5G信号所用的无线电波具有波粒二象性
10．如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)，则下列说法正确的是_______。
A．在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长
B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大
D．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大
E.光由同一介质射入空气，发生全反射时，a光的临界角比b光大
11．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化(　　)
A．这里应用的是光的衍射现象 B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
12．关于光的衍射现象，下面说法正确的是（）
A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B．白光的单缝行射图样是白暗相间的直条纹
C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
13．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
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
14．在单缝衍射实验中，用红色激光照射单缝，在下列不同条件下缝后的屏幕上出现的现象，正确的是______
A．当缝较宽时，屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹
B．当缝很窄并继续调窄，中央亮条纹变亮，宽度增大
C．当缝很窄并继续调窄，中央亮条纹亮度降低，宽度增大
D．当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，增大缝与屏间距离，则中央亮条纹宽度增大
E.当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，改用蓝色激光，则中央亮条纹宽度不变
15．关于光的衍射现象，下面说法正确的是(　　)
A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
C．光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射
16．沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄发暗，这是由于这种情况下（ ）
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有频率较小的一部分光才能到达地面
17．对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是（　　）
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比光波波长还要小的时候，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沿直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
18．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的_____（选填“折射”“干涉”或“衍射”）．当缝的宽度______（选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显．
19．如图所示，将激光笔发出的激光水平射向凹透镜中心，经过凹透镜扩束后，变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上，用光屏在小钢珠后方接收图像，屏上出现的图样如右图，这是光的____图样，该实验说明光具有____．
参考答案
1．D
【详解】
ABC．由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据可知单色光A的波长较小，频率较大，选项ABC错误；
D．因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，选项D正确。
故选D。
2．D
【详解】
AB．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A图与B图是衍射图样，且b图为红光的单缝衍射图样，故AB错误；
CD．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CD图是两个双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距．可知波长λ越大，△x越大，故C图与D图是干涉图样，且D图为红光的双缝干涉图样，故C错误，D正确．
3．B
【详解】
AB. 如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的衍射条纹．衍射条纹是宽度不相等的条纹．A错误B正确．
CD. 如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的衍射条纹，CD错误．
4．A
【详解】
根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断．
单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误．
5．D
【详解】
让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；光的衍射现象说明光具有波动性，故选项D正确，A、B、C错误．
6．D
【详解】
当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑．随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失， D正确
【点睛】
明确光的直线传播以及小孔成像规律，同时注意当能发生明显的衍射条件时，会在屏上出现彩色条纹．
7．C
【详解】
窄缝宽度0.5cm明显小于水波波长5cm，符合发生明显衍射的条件，且水波是以水中“某点”为中心的弧线，且波长不变，故ABD错误，C正确。
故选C。
8．ABD
【详解】
A．干涉条纹是两列频率相同、相位和振动情况相同的光波叠加，衍射条纹是从单缝通过的两列或多列频率相同的光波叠加，故A正确；
B．干涉和衍射是波的特有现象，光可以发生干涉衍射现象，光是波，故B正确；
C．干涉和衍射都产生明暗相间的条纹，但干涉条纹的宽度是相等的，而衍射条纹宽度不等，中央最宽，故C错误；
D．通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象，故D正确；
D．白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光，光的颜色由频率决定，不同单色光，频率不同，在真空中传播速度相同，故E错误。
故选ABD。
9．BCE
【详解】
A．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故A错误；
B．5G信号的频率更高，波长更短，故相比4G信号不易发生衍射现象，则5G通信需要搭建更密集的基站，故B正确；
C．5G信号和4G信号的频率不同，则它们相遇不能产生稳定的干涉现象，故C正确；
D．电磁波均为横波，故5G信号和4G信号都是横波，故D错误；
E．任何电磁波包括无线电波都具有波粒二象性的特点，故E正确。
故选BCE。
10．ACE
【详解】
A．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，由于光的中央亮条纹较粗，则光的波长较大，故A正确；
B．根据知，光的波长较大，光的频率较小，光的折射率较小，根据得，光的传播速度较大，故B错误；
C．根据得双缝干涉实验时光产生的条纹间距比光的大，故C正确；
D．发生折射时光线的传播方向可能发生改变，不改变光的频率，故D错误；
E．由临界角公式可知，光发生全反射的临界角大于光发生全反射的临界角，故E正确；
故选ACE。
11．AD
【详解】
根据若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显．通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况；
AB．此现象应用的是光的衍射现象，A正确，B错误；
CD．如果屏上条纹变宽，表明衍射现象明显了，即抽制的丝变细，C错误，D正确。
故选AD。
12．AC
【详解】
ABC.单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹．白光的衍射图样是彩色条纹．光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象．故AC符合题意，B不符合题意
D. 光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象．故D不符合题意．
13．AC
【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，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，衍射条纹间距变窄，故A正确．B、使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误．C、换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变宽，故D错误．故选AC．
【点睛】干涉和衍射的本质相同，二者没有严格的界限．它们两者的作用一般是同时存在的，可以用双缝干涉条纹宽度的计算公式定性讨论单缝衍射的条纹间距的变化情况．
14．ACD
【详解】
当缝较宽时，由于光的直线传播，使得在屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹，选项A正确；当缝很窄并继续调窄，则衍射现象更加明显，则中央亮条纹变宽，但是由于透光量减小，则亮度变暗，选项B错误，C正确； 当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，增大缝与屏间距离，则中央亮条纹宽度增大，选项D正确；当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，改用蓝色激光，因蓝光的波长小于红光，则衍射现象比红光不明显，中央亮条纹宽度变窄，选项E错误；故选ACD.
15．AC
【分析】
【详解】
A.衍射条纹为中间宽、两边窄，中间亮、两边暗，不等间距的直条纹，A正确；
B.用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，B错误；
C.泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，故C正确；
D.光照到较大圆孔时也会出现光的衍射现象，只不过不明显，D错误．
故选AC.
16．BD
【详解】
试题分析：波长较短的波容易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面，故A错误B正确；波长越长的光其频率越低，所以频率较低的光能到达地面，故C错误D正确．故选BD．
考点：衍射
【名师点睛】本题结合生活现象考查了波发生明显衍射现象的条件，波长越长、频率越小越容易发生衍射现象．
17．AD
【详解】
光的干涉现象和衍射现象说明了光具有波动性。光沿直线传播的规律是近似的，只有在光波波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象。
故选AD。
18．衍射 接近
【详解】
通过两支铅笔中间的缝能看到彩色条纹，说明光绕过缝而到人的眼睛，所以这是由于光的衍射现象，由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长少得多时能发生明显衍射现象；
19．衍射 波动性
【详解】
[1][2]由题意可知，变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上，用光屏在小钢珠后方接收图象，屏上出现的图样：中心有亮点，说明光线已偏离原来的直线方向传播，说明发生了光的衍射现象，光的衍射现象说明光具有波动性．
【名师点睛】
光偏离原来的直线方向，继续向前传播，这是光的衍射现象，光的衍射现象说明光具有波动性．