4.5 光的衍射 章节练习-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（解析版）

4.5、光的衍射一、选择题（共16题）1．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．2．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，属于光的色散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3．随着通信技术的更新换代，第5代移动通信技术（简称5G）即将全面替代4G。新一代技术所用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。与4G相比，5G使用的电磁波（）A．真空中传播速度更大 B．光子能量更大C．衍射更明显 D．波长更长4．下列属于光的衍射现象的是(

)A． B．C． D．5．5G时代移动通信技术采用3300×106Hz~5000×106Hz频段的电磁波，相比于现有的4G移动通信技术采用的1880×106Hz~2635×106Hz频段而言，具有更大的优势，下列说法正确的是（）A．4G和5G信号相遇可能发生稳定干涉B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播C．5G信号比4G信号遇到相同障碍物时衍射现象更明显D．在真空中5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快6．如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，下列判断正确的是（）A．玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率B．不断增大入射角，b光先发生全反射现象C．在真空中a光的波长大于b光的波长D．遇到障碍物时，a光更容易发生衍射7．下列关于光的现象说法正确的是（）A．雨后看到的彩虹属于全反射现象 B．汽车的尾灯利用的是光的色散C．露珠上的彩色条纹属于光的色散现象 D．树荫中看到的亮斑是光的折射8．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示。a、b光相比（）A．a光的频率比b光的小B．玻璃对a光的折射率较大C．b光在玻璃中的传播速度较大D．用同一衍射实验装置做实验，a光的衍射条纹宽度相等且比b光的宽9．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是（）A． B． C． D．10．半圆形玻璃砖横截面如图所示，为直径，点为圆心。在该截面内有、两束单色可见光从空气垂直于射入玻璃砖，两入射点到的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则、两束光（）A．在同种均匀介质中传播，光的传播速度较小B．以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角大C．同样条件下，光比光衍射明显D．分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距小11．下列现象中属于光的衍射现象的是（）A．雨后天空美丽的彩虹B．阳光下肥皂膜的彩色条纹C．光通过三棱镜产生的彩色条纹D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹12．如图所示，一束复色光由某介质射入真空后分解为a、b两束单色光。以下说法正确的是（）A．真空中，a光的波长比b光的大B．真空中，a光的传播速度比b光慢C．a光和b光相遇，会发生光的干涉现象D．a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的中央亮条纹较窄13．以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到（）A．黑白相间的条纹，这是光的干涉 B．黑白相间的条纹，这是光的衍射C．彩色的条纹，这是光的干涉 D．彩色的条纹，这是光的衍射14．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（）A．将入射光由黄色换成绿色，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，衍射条纹间距变宽15．一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是(也称频率宽度)，其中和分别记为“上限频率”和“下限频率”．如图所示，某红宝石激光器发出的激光(其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为a光和b光)由空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成θ角．则下列说法正确的是()A．a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大B．逐渐减小θ角，a光在液膜下表面先发生全反射C．b光更容易发生明显的衍射现象D．相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小16．一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δ(也称频率宽度)，其中+Δ，和-Δ分别记为“上限频率”和“下限频率”．如图所示，某红宝石激光器发出的激光（其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为a光和b光）由空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成θ角．则下列说法正确的是（

）A．逐渐减小θ角，a光在液膜下表面先发生全反射B．a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大C．b光更容易发生明显的衍射现象D．相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小二、填空题17．在白炽灯照射下，从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹，这是光的______现象；通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，也会看到彩色条纹，这是光的______现象．18．光通过狭缝，当缝较宽时观察到__________，当缝较窄时观察到__________，在不透明的圆板阴影中心有一亮斑，就是著名的__________亮斑，这也是光的__________现象，它说明了光沿直线传播只是一种__________规律，当____________________时就不再沿直线传播了．19．如图（a），一束激光通过刻有狭缝的遮光板A后，测出在光屏上的光强分布如图（b）所示。这种现象叫_________________，该现象说明光具有_______________性。20．下列说法正确的是_________．A．泊松亮斑是光的衍射现象B．彩虹现象与光的全反射有关C．全息照相利用了激光的干涉原理D．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性E.不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的三、综合题21．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？22．在观察光的衍射现象的实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将如何变化?该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律。在什么情况下光才可视为直线传播?23．如图所示，在真空中一束平行复色光被透明的三棱镜ABC（截面为正三角形）折射后分解为互相分离的a、b、c三种色光，分别照射到三块板上。则∶(1)若将a、b、c三种色光分别通过某狭缝，则发生衍射现象最明显的是哪种色光？(2)若OD平行于CB，三棱镜对a色光的折射率na是多少？参考答案：1．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．2．A【详解】A．太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉，故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，故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，故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，故D错误。故选A。3．B【详解】A．电磁波在真空中的传播速度都是相同的，故A错误；B．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据E=hv可知，5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故B正确；C．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故C错误；D．因5G使用的电磁波频率更高，根据可知，波长更短，故D错误；故选B。4．A【详解】光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射，A属于光的衍射现象，BCD属于光的干涉现象；故选A．5．B【详解】A．4G和5G信号频率不同，则相遇时不可能发生稳定干涉，选项A错误；B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播，选项B正确；C．5G信号比4G信号的波长短，则遇到相同障碍物时4G信号衍射现象更明显，选项C错误；D．在真空中5G信号的传播速度与4G信号的传播速度相等，选项D错误。故选B。6．A【详解】A．由图可知玻璃对a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确；B．根据折射定律可知a光的临界角比b光的小，逐渐增大入射角，a光先达到的临界角，则a光先发生全反射，故B错误；C．在真空中，a、b光传播速度相同，根据由于a光的频率大于对b光的频率，故a光的波长较小，故C错误；D．波长越大，越容易发生衍射，故b光更容易发生衍射，故D错误。故选A。7．C【详解】A．雨后在空气中有若干的小水滴，太阳光经过小水滴后能色散成七种色光，由此而产生彩虹现象，故A错误；B．汽车尾灯为红色，是因为红光比其他可见光波长长，易发生衍射，故B错误；C．露珠上的彩色条纹是阳光经过小水滴后能色散成七种色光即属于色散现象，故C正确；D．光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是小孔成像，故D错误。故选C。8．A【详解】AB．由图知，光线进入玻璃砖后，b光的偏折角大，则玻璃对b光的折射率较大，玻璃对a光的折射率较小，则a光的频率比b光的小，故A正确，B错误；C．玻璃对a光的折射率较小，由可知，a光在玻璃中的传播速度较大，故C错误；D．衍射条纹宽度是不均匀的，中央宽两边窄，故D错误。故选A。9．B【详解】因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄。故B正确，ACD错误。故选B。10．C【详解】A．由图可知a光没有发生全反射，b光已发生全反射，b光的临界角小，由临界角公式sinC=知b光的折射率大，根据n=可知在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，A错误；B．由折射率公式n=可知以相同的入射角i从空气斜射入水中，b光的折射角小，B错误；C．a光的折射率n小，频率低，波长λ长，所以a光比光衍射明显，故C正确；D．根据干涉条纹间距公式λa光的波长λ长，相邻亮条纹间距大，故D错误。故选C。11．D【详解】A．雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，A错误；B．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；C．一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；D．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。故选D。12．D【详解】A．由图看出，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，真空中a光的波长比b光的小，选项A错误；B．真空中，a光和b光的传播速度相同，选项B错误；C．a光的频率大于b光的频率，频率不同的两列光相遇不会发生光的干涉现象，选项C错误；D．a光的波长小，波动性比b光弱，则知a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较小，选项D正确。故选D。13．D【详解】AC．由题可知该现象为光的衍射现象，故AC错误；BD．线状白炽灯发出的光是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和间距都不相同，因此各单色光的亮条纹或暗条纹不能完全重叠在一起，所以形成彩色条纹，故B错误，D正确。故选D。14．ACD【详解】AC．当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；AC正确；B．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；B错误；D．光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽。D正确。故选ACD。15．AC【详解】A：由题知，a光的频率大于b光的频率，液膜对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大．故A项正确．B：由于平行液膜的上表面与下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性得知，两种光都不可能在液膜下表面发生全反射．故B项错误．C：由波速公式可知，b光的波长大于a光的波长，b光的波动性较强，更容易发生明显的衍射现象．故C项正确．D：相同装置做双缝干涉实验，干涉条纹间距，b光产生的干涉条纹间距较大．故D项错误．综上，本题答案为AC．16．BC【详解】试题分析：频率越大，介质对这种色光的折射率越大，通过平行液膜后侧移越大；根据光路可逆性分析光线能否在液膜下表面发生全反射；波长越大，波动性越强，越容易发生衍射现象；干涉条纹的间距与波长成正比．由于平行液膜的上表面与下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性得知，两种光都不可能在液膜下表面发生全反射，A错误；a光的频率大于b光的频率，液膜对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光通过平行液膜后偏移的距离较大，B正确；a光的频率大于b光的频率，由波速公式得知，b光的波长大于a光的波长，b光的波动性较强，更容易发生明显的衍射现象，C正确；干涉条纹的间距与波长成正比．所以相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较大，D错误．17．

干涉

衍射【详解】从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹，这是薄膜干涉现象通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，也会看到彩色条纹，这是单缝衍射现象故答案为干涉；衍射18．

直线传播

衍射现象

泊松

衍射

近似

障碍物或孔的尺寸较小【详解】光通过狭缝，当缝较宽时观察到直线传播；由衍射条件可知，当障碍物的尺寸与波长相差不多或小得