人教版2019选择性必修第一册高二物理同步练习4.5光的衍射(原卷版+解析)

第5节光的衍射光的衍射和发生明显衍射的条件1．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（）A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm2．如图所示是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所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（）A．bacd B．badc C．abcd D．abdc光的各种衍射3．如图所示，甲、乙、丙、丁四个图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（）A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样C．丙图是光射到圆孔后的干涉图样 D．丁图是光射到圆板后的衍射图样4．在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到（）A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧形条纹C．彩色的直条纹 D．彩色弧形条纹5．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是（）A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象B．泊松亮斑是光的干涉现象C．薄膜干涉条纹是光在膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果D．屋外的人虽然看不到屋里的人，却能听到屋里人的声音，这属于波的衍射现象6．下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，准确无误的是（）A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样C．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样7．如图所示，一定强度的激光（含有两种频率的复色光）沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O点，经过玻璃砖后有A、B、C三束光射出，下列说法正确的有（）A．B光穿过玻璃砖所用的时间比C光穿过玻璃砖所用的时间长B．入射光的入射角从0开始增大，C光比B光先消失C．做双缝干涉实验时，用B光要比用C光条纹间距小D．B光比C光更容易发生衍射现象8．为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直棱镜底面射入，在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（）A．若光束从三棱镜中射向空气，则a光的临界角比b光的临界角小B．在三棱镜中，a光的传播速度大于b光的传播速度C．用a、b两束光分别照射同一狭缝，a光衍射现象更明显D．a光的频率大于b光的频率9．如图所示，双缝干涉实验装置中，若用单色光A照射双缝时，发现Р点正好是从屏中间О算起的第四条暗条纹，换用单色光B照射双缝时，发现Р点正好是从屏中间О算起的第三条亮条纹，则下列说法错误的是（）A．单色光B的频率大于单色光A的频率B．单色光B的波长大于单色光A的波长C．单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离D．用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射10．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况（如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（）A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了11．中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人．在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的射线衍射方法最终确定了其化学结构．在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是（

）A．将入射光由可见光换成射线，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，衍射条纹间距变窄E．衍射条纹中央条纹最宽12．一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．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13．某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A、B不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入，并从另一面射出，如图4所示．由此我们可以知道()A．在同种介质中，A光的波长比B光的波长长B．从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的小C．A、B两种光在水中的速度一样大D．A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射E．A光比B光易发生明显的衍射现象14．下列说法正确的是（）A．光纤通信是利用了全反射的原理B．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的C．障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象D．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样E．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水中射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故第5节光的衍射光的衍射和发生明显衍射的条件1．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（）A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm【答案】D【详解】水波的波长为要发生明显的衍射现象，障碍物或空的尺寸应与波长相差不多或比波长小，D正确。故选D。2．如图所示是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所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（）A．bacd B．badc C．abcd D．abdc【答案】C【详解】当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射。显然0.8mm大于光的波长，故不能发生明显的衍射现象，根据光的直线传播的原理，此时我们看到的应该是条纹状的光斑，即图象a，但随孔缝的宽度的减小，光斑的面积逐渐减小，在发生衍射前看到图象b；当发生衍射时，随狭缝的宽度逐渐变小时衍射条纹的间距逐渐变大，而条纹间距最小的是c，条纹间距最大的是d，所以先观察到c，再观察到d。综上所述当狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时我们依次看到的四个图象的顺序是abcd。故选C。光的各种衍射3．如图所示，甲、乙、丙、丁四个图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（）A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样C．丙图是光射到圆孔后的干涉图样 D．丁图是光射到圆板后的衍射图样【答案】D【详解】A．甲图中条纹间距相等，是光的双缝干涉图样，故A错误；B．乙图中中间亮条纹最宽，向外条纹变窄，间距变小，是光的单缝衍射图样，故B错误；C．丙图为圆孔衍射图样，故C错误；D．丁图是光射到圆板后的衍射图样（光照射在小圆盘上却出现中间亮斑），故D正确。故选D。4．在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到（）A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧形条纹C．彩色的直条纹 D．彩色弧形条纹【答案】C【详解】通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），白炽灯发出的是复色光，可以看到彩色的衍射条纹间距不同，条纹与狭缝平行，成为彩色直条纹，故C正确，ABD错误。故选C。5．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是（）A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象B．泊松亮斑是光的干涉现象C．薄膜干涉条纹是光在膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果D．屋外的人虽然看不到屋里的人，却能听到屋里人的声音，这属于波的衍射现象【答案】CD【详解】A．所有的波都能发生干涉和衍射现象，A错误；B．泊松亮斑是光的衍射现象，B错误；C．薄膜干涉条纹是光在膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，C正确；D．屋外的人虽然看不到屋里的人，却能听到屋里人的声音，即“闻其声不见其人”，这属于波的衍射现象，D正确。故选CD。6．下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，准确无误的是（）A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样C．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样【答案】AC【详解】AB．“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，A正确，B错误；CD．丙图很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，丁图是单缝衍射图样，C正确，D错误。故选AC。7．如图所示，一定强度的激光（含有两种频率的复色光）沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O点，经过玻璃砖后有A、B、C三束光射出，下列说法正确的有（）A．B光穿过玻璃砖所用的时间比C光穿过玻璃砖所用的时间长B．入射光的入射角从0开始增大，C光比B光先消失C．做双缝干涉实验时，用B光要比用C光条纹间距小D．B光比C光更容易发生衍射现象【答案】BD【详解】A．根据光的折射定律由图可知，A光发生全反射，B光和C光发生折射，且C光在空气中的角度大于B光在空气中的角度，所以B光的折射率小于C光的折射率；根据光在介质中的速度与折射率的关系可知，B光在介质中的传播速度大于C光的传播速度，所以B光穿过玻璃砖的时间小于C光穿过玻璃砖的时间，故A错误；B．根据折射率与临界角的关系由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的临界角大于C光的临界角，当入射角增大时，C光比B光先消失，故B正确；C．由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的波长比C光的波长长，根据条纹间距公式B光要比C光条纹间距大，故C错误；D．由于B光的波长比C光的波长长，所以B光比C光更容易发生衍射现象，故D正确。故选BD。8．为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直棱镜底面射入，在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（）A．若光束从三棱镜中射向空气，则a光的临界角比b光的临界角小B．在三棱镜中，a光的传播速度大于b光的传播速度C．用a、b两束光分别照射同一狭缝，a光衍射现象更明显D．a光的频率大于b光的频率【答案】BC【详解】AB．由光路图看出，光线b在NO面上发生了全反射，而光线a在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，则知b光的临界角小于a光的临界角，由可知玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，由在三棱镜中，a光的传播速度大于b光的传播速度，故B正确，A错误；CD．玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，可知a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，用a、b两束光分别照射同一狭缝，a光衍射现象更明显，故C正确，D错误。故选BC。9．如图所示，双缝干涉实验装置中，若用单色光A照射双缝时，发现Р点正好是从屏中间О算起的第四条暗条纹，换用单色光B照射双缝时，发现Р点正好是从屏中间О算起的第三条亮条纹，则下列说法错误的是（）A．单色光B的频率大于单色光A的频率B．单色光B的波长大于单色光A的波长C．单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离D．用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射【答案】AC【详解】ABC．由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据可知，单色光A的波长较小，频率较大，故AC错误，符合题意，B正确，不符合题意；D．因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，故D正确，不符合题意。故选AC。10．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况（如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（）A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了【答案】BD【详解】A．由题意知条纹的形成属单缝衍射，并非运用光的直线传播规律，而是利用光的衍射现象，A错误；B．单缝衍射现象，其原理是利用光的衍射现象，B正确；C．由单缝衍射知缝变窄而条纹宽度变宽，故如果屏上条纹变宽，表明细丝变细了，C错误；D．屏上条纹变宽，表明细丝细了，D正确。故选BD。11．中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人．在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的射线衍射方法最终确定了其化学结构．在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是（

）A．将入射光由可见光换成射线，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，衍射条纹间距变窄E．衍射条纹中央条纹最宽【答案】ACE【详解】单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式，定性讨论，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、为波长．A.将入射光由可见光换成X射线，波长变小，衍射条纹间距会变窄，即衍射条纹间距变小，A符合题意；B.使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，B不符合题意；C.换用波长较长的光照射，根据公式可知，衍射条纹间距变宽，C符合题意；D.增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变大，D不符合题意；E.衍射条纹与干涉条纹不同，其中央条纹最宽，故E不符合题意．12．一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．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【答案】BC【详解】A．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A错误；B．a光的频率大于b光的频率，由于频率越大，介质对这种色光的折射率越大，因此液膜对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，故B正确；C．a光的频率大于b光的频率，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正确；D．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，故D错误。故选BC。13．某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A、B不同颜色