2017-2018学年物理 3.3 光的衍射同步练习 新人教版选修2-3.doc

3.3光的衍射同步练习一、单选题1. 关于光的干涉现象，下列说法正确的是()A. 波峰与波峰叠加处将出现亮条纹，波谷与波谷叠加处将出现暗条纹B. 双缝干涉实验中光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置将出现亮纹C. 把双缝干涉实验中入射光由黄光换成紫光，相邻两明条纹间距离变宽D. 薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等【答案】B【解析】解：A、在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现亮条纹，故A错误；B、光屏上距两狭缝的路程差为波长的整数倍时出现亮纹，故B正确；C、把入射光由黄光换成紫光，紫光的波长小于黄光，根据x=ld知x减小，故C错误；D、从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差x=n时此处表现为亮条纹，当光程差x=n+12出现暗条纹，若薄膜的厚度处处相等，则各处光程差相等，若是亮的则都是亮的若是暗的则都是暗的，不会出现明暗相间的条纹，故D错误故选：B2. 在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则()A. 中间条纹间距较两侧更宽B. 不同色光形成的条纹完全重合C. 双缝间距离越大条纹间距离也越大D. 遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹【答案】D【解析】解：A、根据x=ld可知亮条纹之间的距离和暗条纹之间的距离相等，故A错误B、根据x=ld可知条纹间距随波长的变化而变化，故B错误C、根据x=ld可知，双缝间距离越大条纹间距离越小，故C错误D、若把其中一缝挡住，出现单缝衍射现象，故仍出现明暗相间的条纹，故D正确故选：D3. 用同一光管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图.则这两种光下列说法正确的是()A. 在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小B. 从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小C. 分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小D. 若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小【答案】D【解析】解：A、根据光电效应方程Ekm=hvW0=eUc知，b光的遏止电压大，则b光的频率大，折射率大，根据v=cn知，b光在介质中传播的速度小，故A错误B、a光的折射率小，根据sinC=1n知，a光发生全反射的临界角大，故B错误C、根据x=Ld知，a光的频率小，则波长长，可知分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大，故C错误D、a光的频率小，根据E=hv知，a光的光子能量小，产生a光的能级差小，故D正确故选：D4. 下面的说法正确的是()A. 肥皂泡呈现彩色条纹是光的全反射现象造成的B. 天空中彩虹是光的干涉现象造成的C. 圈屏阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光的衍射现象造成的D. 照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象【答案】C【解析】解：A、肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线，相互叠加产生的现象，这是光的干涉造成的.故A错误；B、天空中彩虹是白光的折射率不同，从而出现光的色散现象，故B错误；C、圆屏阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光绕过阻碍物射到中心位置，这是光的衍射现象造成的，故C正确；D、增透膜是通过光的干涉，减少反射光的强度，从而增加透射光的强度，故D错误；故选：C5. 如图所示是用光学的方法来检查一物体表面光滑程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其表面光滑程度的物体，C为单色入射光，如果要说明能检查平面光滑程度的道理，则需要用到的下列光学概念是()A. 反射和干涉B. 全反射和干涉C. 反射和衍射D. 全反射和衍射【答案】A【解析】解：利用A为标准平板的下表面与B为被检查其上表面进行光的反射，从而出现光的干涉现象.由此可以能检查平面光滑程度.故A正确，BCD错误；故选：A6. 四种颜色的光分别通过同一双缝产生的双缝干涉图案如图中各选项所示，用这四种颜色的光分别照射某金属板，只有两种光能产生光电效应，则能产生光电效应的光线中，光子能量较小的光对应的双缝干涉图案是()A. B. C. D. 【答案】C【解析】解：根据x=Ld知，波长越长，双缝干涉条纹的间距越大，A、B、C、D选项的波长逐渐减小，则频率逐渐增大，因为只有两种能产生光电效应，则知干涉条纹为C、D的照射光能发生光电效应，则频率较小的是C，即能量较小的是C.故C正确，A、B、D错误故选C7. 如图所示，a、b两束单色光(距中心线距离均为L)平行入射到一半圆柱体玻璃砖，入射光线与AOB面垂直，若从圆面射出时，两光束交于P点，下列说法正确的是()A. a光束的光子能量大B. 在同一玻璃中a光传播速度小C. 若b光照射某一光电管能发生光电效应，那么用a光照射也一定能发生光电效应D. 两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光较大【答案】D【解析】解：A、由光路图可以看出通过玻璃砖后b光的偏折程度较大，则玻璃砖对b光的折射率较大，b光的频率较大，由E=h知，b光束的光子能量大，故A错误B、由v=cn知，在同一玻璃中a光传播速度大，故B错误C、a光的频率小于b光的频率，而产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，所以若b光照射某一光电管能发生光电效应，那么用a光照射不一定能发生光电效应.故C错误D、a光的频率小，波长长，而干涉条纹间距与波长成正比，则两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光较大，故D正确故选：D二、多选题8. 用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则()A. a光的波长大于b光的波长B. a光的频率大于b光的频率C. 在玻璃中，a光的速度等于b光的速度D. 从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角【答案】AD【解析】解：A、B、根据双缝干涉的条纹间距x=Ld，可知，同一实验装置，间隔越大，说明波长越长，即频率越小.根据题意，a光的波长长，频率小.故A正确，B错误C、频率越小，介质对它的折射率越小，根据n=cv可知，在介质中的传播速度越大，即a光在介质中的传播速度要大，故C错误D、根据临界角的公式：sinC=1n可知，介质的折射率越小，则全反射的临界角越大，所以从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故D正确故选：AD 9. 图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S1和S2间距为0.80mm，双缝到屏的距离为0.80m，波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线OO上方第1条亮纹中心位置在P1处，第3条亮纹中心位置在P2处，现有1号、2号虫子分别从S1和S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P1，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2，假设两条虫子爬行速率均为103m/s，正确的是()A. 1号虫子运动路程比2号短B. 两只虫子运动的时间差为0.2sC. 两只虫子运动的时间差为1.0sD. 已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算【答案】AB【解析】解：A、由题，结合干涉条纹的宽度公式：x=Ld可知，该光的干涉条纹的宽度：x=0.800.80103500109=5104m第1条亮纹中心位置在P1处，所以：OP1.=x=5104m第3条亮纹中心位置在P2处，所以：OP2.=3x=1.5103m所以1号虫子的路程为：S1=L+OP1.+d2；2号虫子的路程为：S2=L+OP2.d2，则：S2S1=OP2.OP1.d=1.510351040.80103=0.2103m.故A正确；BCD、两只虫子运动的时间差t=S2S1v=0.21031103=0.2s.故B正确，CD错误故选：AB10. 下列说法不正确的是()A. 只有横波才能产生干涉现象和多普勒效应B. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波C. 泊松亮斑支持了光的波动说，而光电效应支持了光的粒子说D. 由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光【答案】AB【解析】解：A、所有的波均能产生干涉和多普勒效应，故A错误；B、只有周期性变化的磁场才能产生周期性变化的电场，从而形成电磁波；故B错误；C、光具有波粒二象性，泊松亮斑支持了光的波动说，而光电效应支持了光的粒子说；故C正确；D、由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故D正确；本题选错误的；故选：AB11. 关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是()A. 激光全息照相是利用了激光相干性好的特性B. 3D电影是利用了光的干涉特性C. 摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性D. 红外遥感是利用了红外线具有显著热效应的特性【答案】AD【解析】解：A、激光全息照相是利用了激光相干性好，获得两频率相同的光，从而进行光的干涉，故A正确；B、3D电影是利用了光的偏振现象，出现立体画面，故B错误；C、镜头镀膜增透是利用了光的干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射能力，故C错误；D、红外遥感是利用了红外线的热效应显著与穿透能力强，故D正确；故选：AD12. 利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度.如图(a)所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b)所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是()A. N的上表面A处向上凸起B. N的上表面B处向上凸起C. 条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同D. 条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同【答案】BC【解析】解：薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同.条纹的cd点在直条纹处，故cd点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故选：BC三、计算题13. 如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在空气中的波长为6107m； (2)已知B光在某种介质中波长为3.15107m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37(sin37=0.6)【答案】解：(1)两缝到P的路程之差为：r=2.1106m，所以有：N1=r1=2.11066107=3.5 由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹(2)根据临界角与折射率的关系有：sinC=1n 得：n=1sin37=53 由此可知，B光在空气中波长3为：3=n介=533.15107m=5.25107m 路程差r和波长3的关系为：N2=r3=2.11065.25107=4 可见，用B光作光源，P点为亮条纹答：(1)暗条纹；(2)亮条纹【解析】已知P点与S1和S2的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹.根据n=cv，v=f，频率f相等，求出A光在空气中的波长.对于B光，根据临界角公式sinC=1n求出折射率，再用同样的方法求出B光在空气中的波长.再判断是亮条纹还是暗条纹解决本题的关键掌握形成明条纹或暗条纹的条件、折射率与波长的关系等等知识，注意正确的计算，及路程差的概念，基础题14. 用氦氖激光器发出的红外线进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距d=0.1mm，双缝到屏的距离L=6m，测得屏上干涉条纹中亮条纹的间距离是3.8cm(1)氦氖激光器发出的红光波长是多少？(2)如果把整个装置放入折射率是43的水中，这时屏上的条纹间距是多少？【答案】解：(1)根据x=Ld，红光的波长为：=dLx=0.110363.8102m=6.3107m. (2)因为v=cn，所以=cf 则红光进入水中的波长=vf=cnf=n 所以x=Ld=xn=2.85102m 故屏上的明条纹间距是2.85102m. 答：(1)氦氖激光器发出的红光波长是6.3107m；(2)屏上的明条纹间距是2.85102m.【解析】根据x=Ld，可得红光的波长.进入水中，红光的波长发生改变，则明条纹的间距发生变化解决本题的关键掌握波动和振动的关系，以及条纹间距公式x=Ld.15. 麦克斯韦在1865年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图所示，求该光波的频率；(2)用该单色光在真空中做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25mm，在距离双缝1.2m处的光屏上，则相邻亮纹间的距离为多少？【答案】解：(l)设光在介质中的传播速度为v，波长为.频率为f，则有：f=v v=cn 联立得：f=cn 从形图上读出波长为：=41