高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射精品当堂检测题

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4.5 光的衍射
基础知识梳理

1.用单色平行光照射狭缝，当缝 时，光没有沿 传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方.这就是光的 现象.
2.各种不同形状的 都能使光发生 ，致使影的轮廓模糊不清，出现 的条纹.
3.发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的 相比，甚至比光的波长还 的时候，衍射现象十分明显.
4.衍射光栅
(1)构成：由许多等宽的狭缝 地排列起来形成的光学元件.
(2) 狭缝的个数，衍射条纹的宽度 ，亮度 .
(3)种类： 光栅和 光栅.
典型例题分析

考点一：单缝衍射和小孔衍射图样
【例1】下列关于光现象的解释正确的是（　　）
A．全息照相利用了光的衍射原理
B．荷叶上的露珠显得特别明亮是光的全反射现象
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹是光的偏振现象
D．在杨氏双缝实验中，如果仅把绿光改成红光，干涉条纹间距将减小
【变式练习】
1．在下列情况中，发生的是光的哪一种现象，说法错误的是（　　）
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象
B．增透膜是利用的是光的干涉现象制成的
C．炎热夏日，干燥的柏油马路上看上去有水，能显示车辆的倒影，是光的全反射现象
D．阳光下的肥皂泡泡会出现彩色花纹是光的偏振现象
2．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图属于薄膜干涉，也被称为“牛顿环”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是暗条纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
考点二：光发生明显衍射的条件
【例2】如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，进入玻璃砖后分成b、c两束单色光。下列说法正确的是（    ）

A．光束b比光束c更容易发生衍射现象
B．在真空中b光的波长小于c光的波长
C．玻璃对b光的折射率小于对c光的折射率
D．在玻璃砖中b光的传播速度大于c光的传播速度
【变式练习】
1．下列说法正确的是（　　）
A．当障碍物的尺寸明显大于波长时不能发生衍射现象
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该点为加强点，且位移永远不为零
2．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（   ）

A．此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性
B．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
C．若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D．若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大
考点三：光的干涉与衍射的联系
【例3】2020年4月24日拍到的日晕（又叫圆虹）照片如图。在特定条件下眼睛对着太阳看，看见在太阳周围形成内红外紫的彩色光环，它的成因主要是（　　）

A．光在人眼球中折射形成
B．光在进入人眼时发生衍射形成
C．光在穿过大气时在一定气象条件下干涉形成与薄膜干涉原理相同
D．光在穿过大气时在特定气象条件下折射形成与彩虹的形成原理相同
【变式练习】
1．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，衍射条纹是明暗相间的
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
2．下列说法正确的是（　　）
A．“光纤通信”利用了全反射的原理
B．在岸边观察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的要浅
C．光由光疏介质射入光密介质时，折射角大于入射角
D．一切波都能发生干涉和衍射，但干涉和衍射不是波特有的现象
方法探究

一、光的衍射
1.单缝衍射
(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹.中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹.
(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大.
2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环.如图所示.
　　　　
3.圆板衍射(泊松亮斑)
(1)若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑.衍射图样如图所示.
(2)中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环.
二、单缝衍射与双缝干涉的比较
1.不同点
(1)产生条件
(2)图样
2.相同点
(1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果.
(2)都是波特有的现象，表明光是一种波.
课后小练

一、单选题
1．在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上（　　）
A．条纹变宽，光强增强 B．条纹变窄，光强增强
C．条纹变宽，光强减弱 D．条纹变窄，光强减弱
2．障碍物或孔的尺寸不同，光的一些行为有所不同，光的波长不同，发生的一些光行为也不同，下列说法中正确的是（　　）
A．波长越长的光，越容易发生衍射，因此要提高光学仪器的分辨率应尽量使用波长大的光或口径小的透镜
B．波长越短的光，衍射越不明显，越容易沿直线传播，因此遥感卫星应尽可能利用波长短的光
C．小孔成像的原理是光的直线传播，小孔衍射的原理也是光的直线传播
D．小孔衍射不遵守光的直线传播规律，也不遵守光路可逆原理
3．如图，在大山后面的屋舍听广播（信号波长为）要比看电视（信号波长为）的效果好，这是由于（　　）

A．广播信号更容易发生明显的衍射现象 B．电视信号更容易发生明显的衍射现象
C．广播信号更容易发生明显的干涉现象 D．电视信号更容易发生明显的干涉现象
4．以下说法中正确的是（　　）
A．波要发生衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象
B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C．波长越短的波，越容易发生明显的衍射
D．只有波才有衍射现象
5．如图所示，两束光线甲和乙分别射到同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示，将这两束光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿方向射出，下列说法正确的是（　　）

A．甲光的频率较低，乙光的频率较高
B．A光与甲光对应，B光与乙光对应
C．分别让A、B光通过同一单缝，在同一光屏上A光的条纹宽度大于B光的条纹宽度
D．A光在玻璃中传播速度大，B光在玻璃中传播速度小
6．物理原理在生活中有着许多应用，下列关于物理现象或物理原理应用的描述，错误的是（　　）
A．平直道路上有一系列的减速带，汽车通过减速带的速度越大，振动越剧烈
B．测量星球上发出的光波频率可以判断星球的靠近或远离是利用多普勒效应
C．一束激光照射在足够小的障碍物上，其后方屏幕上出现光斑，这是光的衍射现象
D．医学上的内窥镜，其核心部件光缆能传输光信号是利用光波的全反射
7．某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于方向照射到边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，b单色光从O点入射后的折射光平行于。已知光在真空中传播速度为c。（不考虑面的反射）下列结论正确的是（　　）

A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b大
B．单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
C．若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置，单色光a的中央亮纹间距比b的大
D．仅改变入射光在边上入射点的位置，b光在该三棱镜中的传播时间始终为
8．如图所示，一束复色光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束单色光，则下列说法正确的是（　　）

A．在半圆形玻璃砖中，b光的传播时间小于a光的传播时间
B．现将入射光绕O点在纸面内逆时针转动，则a光先消失
C．遇到障碍物时，a光更容易发生明显的衍射现象
D．分别用a、b两束光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
二、多选题
9．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上。假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（　　）
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．可能落在亮纹处，也可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
10．下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确的是（    ）

A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用
B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物
D．丁图是衍射图像，其最明显的特征是条纹间距不等
11．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大于灯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
12．如图所示，一束复色光经三棱镜后分成a、b两束单色光，用这两种单色光作为光源，分别在相同的装置上进行双缝干涉实验以及单缝衍射实验，则（   ）

A．a光产生的干涉条纹间距更大
B．b光产生的干涉条纹间距更大
C．a光产生的单缝衍射条纹中央亮纹更宽
D．b光产生的单缝衍射条纹中央亮纹更宽
三、填空题
13．如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为Hz。则P点处是___________（填“亮”或“暗”）条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹___________ （填“均匀”或“不均匀”）分布。 （光在空气中的速度）

14．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．
15．利用图甲所示的装置（示意图），观察紫光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图乙和图丙两种图样则图乙应是__________图样（选填“干涉”或“衍射”）。若将光换成黄光，干涉图样中相邻两条亮条纹中心间距__________（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）。

16．某同学做了下面两个实验。他让一列水波通过一个孔时产生了如图1所示的衍射图景，如果想让水波通过小孔继续传播的范围变小，可将左侧挡板适当______（“向左”或“向右”）移动；他用图2所示器材做光的衍射实验，在光屏上能得到______（“图3”或“图4”）所示条纹。