4.5 光的衍射 课时作业-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）

5光的衍射一、单项选择题1、一束红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亮、暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A．与原来相同的亮暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B．与原来不相同的亮暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的明条纹D．无条纹，只存在一片红光2、对衍射现象的定性分析,不正确的是()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论3、下列现象中,属于光的衍射现象的是 ()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.镀膜后,望远镜的镜头透入光的亮度增强D.医院手术室使用无影灯4、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(黑色部分表示亮纹)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫5、如图所示为观察光的衍射现象的装置,让激光束通过一个狭缝,观察到光屏上出现衍射图样。现保持狭缝到光屏的距离不变,微微减小狭缝的宽度,则再观察到的条纹是 ()A.间距相等的更窄条纹B.间距相等的更宽条纹C.间距不等的更窄条纹D.间距不等的更宽条纹6、关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是 ()A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果7、下列说法不正确的是 ()A.图1为检验工件平整度的装置,利用了薄膜干涉的原理B.图2为光照射不透明小圆板得到的衍射图样C.图3中沙漠蜃景属于光的全反射现象,其产生的原因是沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大D.图4的原理和照相机镜头表面加上增透膜的原理是不同的8、一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面,经下表面反射从玻璃砖上表面射出,光线分为a、b两束,如图所示,下列说法正确的是()A.在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度B.在真空中遇到障碍物时,b光更容易产生明显的衍射现象C.增大空气一侧的入射角,a光先消失D.在真空中用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距二、多项选择题9、在单缝衍射实验中,下列说法正确的是 ()A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄B.使单缝宽度变大,衍射条纹间距变宽C.换用频率较小的光照射,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10、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,天空变黄发暗,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11、关于光的衍射现象,下列说法正确的是 ()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.光照到不透明的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边缘模糊的大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射12、做单缝衍射实验和双缝干涉实验时,用激光比用普通光源效果更好,图像更清晰。如图甲所示,如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。则 ()A.做单缝衍射实验时,光强分布图如乙所示B.做单缝衍射实验时,光强分布图如丙所示C.做双缝干涉实验时,光强分布图如乙所示D.做双缝干涉实验时,光强分布图如丙所示13、如图所示的4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(黑色部分表示亮纹)。则 ()A.属于衍射图样的是a和cB.属于干涉图样的是a和cC.a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大D.从左到右的a、b、c、d四幅图对应的色光的顺序是红光、紫光、蓝光、黄光三、非选择题14、如图所示是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯光源时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过狭缝后形成的图样。从照片甲到丁的图样分析可知，游标卡尺两测脚间的宽度由_______变_______（均选填“大”或“小”），照片丁中央条纹的颜色应是_______色。15、如图所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图像，其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图像。由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径。16、某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射。（1）若某次观察光的衍射时游标卡尺的示数如图所示，则卡尺两测脚间的狭缝宽度为__________。（2）在利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射总结出的以下几点中，正确的说法是_____________。A.衍射条纹与狭缝平行B.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，衍射条纹越窄C.衍射条纹的间距与光的波长有关，光的波长越长，衍射条纹越宽D.衍射条纹的间距与光的频率有关，光的频率越大，衍射条纹越宽17、分析以下现象产生的原因：(1)通过盛水的玻璃杯，在适当的角度可以得到彩色光；(2)菜汤上的油花呈现彩色；(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒；(4)光线照在花布上，可以看见花布上的图样。18、让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)。19、如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系。(2)试说明照片(4)中中央条纹的颜色及成因。答案与解析1、B解析：本题主要考查发生明显衍射现象的条件和光的单缝衍射图样，能够比较双缝干涉和单缝衍射的异同点。本题一开始告诉我们产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，即挡住一缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现亮条纹，但衍射图样中央亮条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹，干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹的亮度迅速减弱。所以本题正确答案为B。2、D解析：衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确。光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的多的情况下，光才看做沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误。3、B解析：雨过天晴时,在天空常出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的,A错误;通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹,属于单缝衍射,B正确;照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,即增透膜,增透膜利用的是光的干涉,故C错误;医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播,故D错误。4、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ac两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq\f(L,d)λ可以知道波长λ越大，Δx越大，故a是红光，c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bd是单缝衍射图样，b为紫光的单缝衍射图样，d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)，所以选项B正确，选项ACD错误。5、D解析：在观察光的衍射现象实验中,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,则减小狭缝的宽度,再观察到的条纹是间距不等的更宽条纹,选D。6、D解析：从成因分析,光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果,两者都能说明光具有波动性,故A、C错,D正确。从条纹特点看,虽然条纹宽度、间距有所不同,但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明(与单色光的颜色相同)暗相间的,白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的,故B错。7、D解析：图1中利用了薄膜干涉的原理,同一明条纹处空气膜的厚度相同,由弯曲的条纹可知,P处被检查平面左边的空气膜厚度与其右边的空气膜厚度相同,知P处凹陷,而Q处被检查平面右边的空气膜厚度与其左边的空气膜厚度相同,知Q处凸起,故A正确;图2为光线照射不透明小圆板得到的衍射图样,泊松亮斑,故B正确;沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大,从远处物体射向地面的光先折射后发生全反射形成沙漠蜃景,故C正确;肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象,照相机镜头表面加上增透膜是利用薄膜干涉,它们的原理相同,故D错误。本题要求选不正确的,故选D。8、B解析：光路图如图所示,在玻璃砖上表面折射时,a光的偏折程度较大,则玻璃对a光的折射率较大,由v=cn知,在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度,故A错误;由于b光的偏折程度较小,故玻璃对其折射率较小,所以其波长较长,遇到障碍物时更容易产生明显的衍射现象,故B正确;两列光在玻璃上表面折射后经反射再从玻璃上表面折射进入空气,由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角,根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射,故两列光都不会消失,故C错误;玻璃对a光的折射率大,则a光的频率大、波长小,根据Δx=ldλ可知,a光的条纹间距小于b光的条纹间距,故D错误。故选9、ACD解析：在单缝衍射实验中,当单缝宽度一定时,光波波长越长,频率越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距越宽,而黄光的波长比绿光的波长长,故A、C正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越宽,B错误;当光的波长一定、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。10、BD解析：波长较短的光容易被障碍物挡住不能到达地面,波长较长的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小,所以频率较小的光能到达地面,故C错误,D正确。故选B、D。11、AC解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹,白光的单缝衍射图样是彩色直条纹,故A对,B错;光照到不透明的小圆盘上,出现泊松亮斑,是衍射现象,故C对;光的衍射现象只有明显与不明显之分,大光斑的边缘模糊,正是光的衍射造成的,故D错。12、AD解析：根据双缝干涉条纹和单缝衍射条纹特点知,做单缝衍射实验时,光强分布图如乙所示,做双缝干涉实验时,光强分布图如丙所示,故B、C错误,A、D正确。13、ABC解析：经过同一单缝,波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽,由题图知甲光的波长较长,故A正确;依据f=cλ可知,甲光的频率较小,则介质对甲光的折射率较小,根据v=cn知,在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大,故B正确;由Δx=ldλ可知,用同一装置做双缝干涉实验时,甲光的干涉条纹间距大,则在同一光屏上亮条纹的条数少,乙光的亮条纹总数更多,故C正确;甲光的折射率较小,由sinC=1n可知甲光的全反射临界角较大,不容易发生全反射,故D错误。故选A、14、答案：大；小；白解析：光在直线传播情况下，缝宽变窄，光屏上亮条纹变窄，从照片甲到照片乙就是这种情况；照片丙中已发生了明显的衍射现象，说明从照片乙到照片丙，窄缝进一步变窄；从照片丙到照片丁可见衍射条纹变多，中央亮条纹变宽，说明窄缝更窄。因此，从照片甲到照片丁，游标卡尺两测脚间的宽度由大变小。由于入射光是白光，因此衍射条纹的中央亮条纹是白色的，其两侧是彩色的条纹。15、答案：衍射小于解析：只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长差不多时，才能发生明显的衍射现象。图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7m数量级上，所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小。图B的形成可以用光的直线传播解释。16、答案：（1）0.25mm（2）AC解析：（1）游标卡尺的游标尺为20分度，其精度为，读数=固定刻度+可动刻度=。（2）由光的衍射现象可知，衍射条纹与狭缝平行，A正确；衍射现象明显与否与缝宽和光波长有关，狭缝越窄，光波长越长，现象越明显，故B错误，C正确；由知，频率越高则光波长越短，衍射现象越不明显，故D错误。17、解析：(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射，产生色散，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光。(2)光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色。(3)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见灯周围辐射彩色的光芒。(4)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果。花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色。同理可以看到各种花纹