人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射精品课后作业题

人教版新教材 物理选择性必修第一册 第四章《光》

4.5   光的衍射

精选练习

1．2021年12月9日15：40分航天员王亚平老师进行了太空授课，在“水球光学实验”中，透过含有气泡的水球可以看到一正一反的两个人像，产生这一现象的原因是（　　）

A．光的色散 B．光的折射 C．光的衍射 D．光的干涉

【答案】B

【解析】水球具有中间厚，边缘薄的特点，因此水球相当于一个凸透镜，当物体在两倍焦距以外时成倒立，缩小的实像。中间的气泡和周围的水，组成了一个凹透镜，凹透镜成正立缩小的虚像，所以两种情况都是光的折射现象。故选B。

2．光照中的彩色条纹令人印象深刻，装点出了我们缤纷绚烂的童年世界。下列说法正确的是（　　）

A．肥皂泡表面能看到斑斓条纹，是发生了光的干涉

B．太阳光通过三棱镜后出现彩色条纹，是发生了光的衍射

C．通过狭缝看日光灯出现彩色条纹，是发生了光的干涉

D．夏天雨后看到的彩虹，是发生了光的干涉

【答案】A

【解析】

A．肥皂泡表面能看到斑斓条纹，是发生了光的干涉（薄膜干涉），故A正确；

B．太阳光通过三棱镜后出现彩色条纹，是发生了光的色散（折射）现象，故B错误；

C．通过狭缝看日光灯出现彩色条纹，是发生了光的衍射，故C错误；

D．夏天雨后看到的彩虹，是发生了光的折射，故D错误。

故选A。

3．关于波的干涉和衍射现象，下列正确的是（　　）

A．一切波都能够发生衍射现象，衍射是波特有的现象

B．波只要遇到障碍物就能够发生明显的衍射现象

C．只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样

D．对于发生干涉现象的两列波，它们的振幅一定相同

【答案】A

【解析】

A．干涉和衍射是波特有的现象，一切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和明显的衍射现象，故A正确；

B．明显的衍射现象必须是波的波长障碍物的尺寸大得多或相差不大，故B错误；．

C．要产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，故C错误；

D．产生干涉的条件是两列波的频率相等，与振幅无关，故D错误。

故选A。

4．如图，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看到三个现象。在狭缝宽度逐渐变小过程中，所看到的三个图像的顺序可能是（　　）

A．abc B．bca C．cab D．bac

【答案】D

【解析】

随着宽度逐渐变小，最开始呈现的是光的直线传播，即b图的情况，随后变为衍射，且衍射所对应的狭缝越小，衍射现象越明显，故先后出现a与c图，故选D。

5．如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、紫光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一个单缝衍射仪器后形成的干涉图样和衍射图样（黑色部分表示亮条纹）。关于这4幅图样，下列说法正确的是（　　）

A．图样甲为红光的干涉图样 B．图样乙为紫光的干涉图样

C．图样丙为红光的衍射图样 D．图样丁为紫光的衍射图样

【答案】A

【解析】干涉图样为等间距的，因为红光波长比紫光的长，所以由

知紫光的间距较小，所以图样甲为红光的干涉图样，图样丙为紫光的干涉图样。衍射图样为中间宽两侧窄的特点，且波长越长，衍射现象越明显，故图样乙为紫光的衍射图样，图样丁为红光的衍射图样。

故选A。

6．某河水下装有红绿两色彩灯，A、B为水下同一深度处两个相距较远的彩灯（均可看作点光源），夜晚站在桥上看平静的水面，灯A在水面形成的亮斑的半径较大，下列正确的是（　　）

A．灯A是绿色光源

B．灯B发出的光更容易发生衍射现象

C．在水中灯A发出的光的传播速度小于灯B发出的光的传播速度

D．灯A、B发出的光用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距

【答案】D

【解析】

A．灯A在水面形成的亮斑的半径较大，可知灯A发出的光的临界角较大，根据

可知折射率较小，频率较小，则灯A是红色光源，A错误；

B．灯A发出的红光波长较长，更容易发生衍射现象，B错误；

C．根据

可知，在水中灯A发出的红光的传播速度大于灯B发出的绿光的传播速度，C错误；

D．灯A、B发出的光用同一装置做双缝干涉实验，根据

可知，波长越长，屏幕上相邻亮条纹间距越大，即

D正确。

故选D。

7．用单色红光通过不同形状的小孔，光屏上呈现出如图的图样，则小孔形状，判断正确的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】B

【解析】由图发现，横向的衍射现象比纵向的衍射现象更明显，根据发生明显衍射的条件可知，横向的小孔长度应该小于纵向的小孔长度。

故选B。

8．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（　　）

A．雨后的彩虹

B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓

C．路面上的油膜阳光下呈现彩色

D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑

【答案】B

【解析】

A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；

B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；

C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；

D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。

故选B。

9．一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，，。两种波长的谱线第二次重合于衍射角的方向上，则光栅常数为（　　）

A．3.05μm B．0.95μm C．1.27μm D．0.19μm

【答案】A

【解析】

根据光栅方程有

代入，，有

因为是第二次重合，所以能使k1取整数的最小的k2的值为

代入光栅方程有

解得

故BCD错误，A正确。

故选A。

10．物理讨论课上，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光的性质，同学们能做出什么判断？”下列回答正确的是（　　）

A．在水中的传播速度a光最大

B．通过同一玻璃三棱镜时a光的偏折程度小

C．照射相同的金属板均发生光电效应，c光使其逸出的光电子最大初动能最大

D．通过同一装置发生单缝衍射，b光的中央亮条纹最宽

【答案】D

【解析】

AB．水深为h，照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足

又因为

c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，波长最小，a的传播速度最小，故AB错误；

C．因为a的频率比c大，所以c光使其逸出的光电子最大初动能不是最大，故C错误；

D．根据视深公式

说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，依据波长越长，单缝衍射条纹越宽，故D正确。

故选D。

11．在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光现象，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．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色

C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹

D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹

【答案】D

【解析】

A．雨过天晴时，常在天空出现彩虹，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，故A错误；

B．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色属于薄膜干涉现象，故B错误；

C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹属于薄膜干涉现象，故C错误；

D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确；

故选D。

12．一束平行单色光，通过双缝后，在屏上得到明暗相间的条纹，则（　　）

A．相邻的明条纹或暗条纹的间距不等

B．将双缝中某一缝挡住，则屏上一切条纹将消失，而出现一亮点

C．将双缝中某一缝挡住，屏上出现间距不等的明、暗条纹

D．将双缝中某一缝挡住，屏上的明、暗条纹位置不变，但亮度减半

【答案】C

【解析】

双缝干涉实验中明暗相间的条纹是等间距的，如果挡住一缝则变成单缝衍射，这时的条纹中央部分较宽，明暗相间的条纹间距不相等。

故选C。

13．（多选）用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法中正确的是（　　）

A．这个实验用事实证明了光具有波动性

B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大

C．圆孔变小，中央亮斑的亮度反而变大

D．不同波长的光对应衍射图样完全相同

【答案】AB

【解析】

B．圆孔变小，衍射现象更明显，即衍射图样的范围反而变大，故B正确；

C．圆孔变小时，光透过的能量会变小，而中央亮斑面积会变大，所以亮度会变暗，故C错误；

D．用不同波长的光做实验，衍射图样不完全相同，相同孔径时，波长越长，则亮斑会越大，故D错误；

A．衍射实验证实了光具有波动性，故A正确。

故选AB。

14．（多选）如图所示，下列说法正确的有（　　）

A．如图甲，自然光由空气射入水面上，反射光是偏振光

B．如图乙，立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样

C．如图丙，大头针尖的影子轮廓模糊不清，是光的干涉现象

D．如图丁，为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样

【答案】AD

【解析】

A．如图甲，自然光由空气射入水面上，反射光是偏振光，故A正确；

B．如图乙，立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，故B错误；

C．如图丙，影子轮廓模糊不清，是光的衍射现象，故C错误；

D．如图丁，在圆形阴影中心有亮斑，即泊松亮斑，则为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D正确。

故选AD。

15．（多选）如图所示，一束宽度为d的平行光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，过挡板上边缘的水平延长线与竖直墙面相交于O点，下列说法正确的是（　　）

A．由于光的衍射，可能会进入到O点下方的墙上

B．光只会沿直线前进，一定不会进入到O点下方的墙上

C．光的波长越长，光线进入到O点下方墙上的区域越大

D．光的能量越大，光线进入到O点下方墙上的区域越大

【答案】AC

【解析】

AB．由于光的衍射，可能会进入到O点下方的墙上，选项A正确，B错误；

C．光的波长越长，则衍射现象越明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越大，选项C正确；

D．光的能量越大，则光子的频率越大，波长越小，则衍射现象越不明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越小，选项D错误。

故选AC。

16．（1）某同学利用图（甲）所示的装置研究光的干涉和衍射，将刀片在涂有墨汁的玻璃片上划过便可得到单缝、不同间距双缝的缝屏，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。

①某次实验时，在电脑屏幕上得到图（乙）所示的两种光a、b的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是______（选填“单缝”或“双缝”）。由该图像两条曲线的特征可知______（填选项）。

A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小

B．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

C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光

D．分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能

②当做干涉现象研究时，选用间距较大的双缝相比于间距较小的双缝，在光屏上可观察到______的条纹个数（选填“更多”、“更少”或“一样多”）

【答案】     单缝     D     更多

【解析】

①[1]由图乙可知，条纹中间宽，两边窄，是衍射条纹，这位同学在缝屏安装的是单缝。

[2]A．由于a光衍射条纹间距较小，则a光波长较短。根据，a光频率较大。在同一介质中，频率大的光折射率大，因此a光折射率更大，偏转角度更大。因此以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量大，故A错误；

B．a光频率较大，由知，若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大，故B错误；

C．a光频率较大，折射率较大，根据知a光临界角较小，以相同的入射角从水中射入空气，光先发生全反射，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故C错误；

D．当入射光的频率大于金属板的极限频率时，金属板上的电子就会逸出光电子，a光频率较大，分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故D正确。

②[3]根据可知选用间距较大的双缝相比于间距较小的双缝，条纹间距小，在光屏上可观察到更多条纹个数。