人教版2019選擇性必修第一冊高二物理同步練習(xí)4.5光的衍射(原卷版+解析)

第5節(jié)光的衍射光的衍射和發(fā)生明顯衍射的條件1．在用水波槽做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，若打擊水面的振子振動頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔的直徑d應(yīng)為（）A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm2．如圖所示是通過用兩個刀片組成的寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫觀察日光燈光源時(shí)所看到的四個現(xiàn)象，當(dāng)狹縫寬度從逐漸變小時(shí)，所看到的四個圖像的順序是（）A．bacd B．badc C．a(chǎn)bcd D．a(chǎn)bdc光的各種衍射3．如圖所示，甲、乙、丙、丁四個圖是單色光形成的干涉或衍射圖樣，根據(jù)各圖樣的特點(diǎn)可知（）A．甲圖是光的衍射圖樣 B．乙圖是光的干涉圖樣C．丙圖是光射到圓孔后的干涉圖樣 D．丁圖是光射到圓板后的衍射圖樣4．在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫，觀看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），可以看到（）A．黑白相間的直條紋 B．黑白相間的弧形條紋C．彩色的直條紋 D．彩色弧形條紋5．關(guān)于波的干涉、衍射等現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．有的波只能發(fā)生干涉現(xiàn)象，有的波只能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象C．薄膜干涉條紋是光在膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果D．屋外的人雖然看不到屋里的人，卻能聽到屋里人的聲音，這屬于波的衍射現(xiàn)象6．下列所示的圖片、示意圖大都來源于課本，關(guān)于這些圖的判斷中，準(zhǔn)確無誤的是（）A．甲圖是小孔衍射的圖樣，乙圖為“泊松亮斑”B．甲圖為“泊松亮斑”，乙圖是小孔衍射的圖樣C．丙圖是雙縫干涉圖樣，丁圖是單縫衍射圖樣D．丙圖是單縫衍射圖樣，丁圖是雙縫干涉圖樣7．如圖所示，一定強(qiáng)度的激光（含有兩種頻率的復(fù)色光）沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn)，經(jīng)過玻璃磚后有A、B、C三束光射出，下列說法正確的有（）A．B光穿過玻璃磚所用的時(shí)間比C光穿過玻璃磚所用的時(shí)間長B．入射光的入射角從0開始增大，C光比B光先消失C．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用B光要比用C光條紋間距小D．B光比C光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象8．為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直棱鏡底面射入，在棱鏡側(cè)面、上反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是（）A．若光束從三棱鏡中射向空氣，則a光的臨界角比b光的臨界角小B．在三棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C．用a、b兩束光分別照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯D．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率9．如圖所示，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，若用單色光A照射雙縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)Р點(diǎn)正好是從屏中間О算起的第四條暗條紋，換用單色光B照射雙縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)Р點(diǎn)正好是從屏中間О算起的第三條亮條紋，則下列說法錯誤的是（）A．單色光B的頻率大于單色光A的頻率B．單色光B的波長大于單色光A的波長C．單色光B的相鄰亮條紋間的距離小于單色光A的相鄰亮條紋間的距離D．用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實(shí)驗(yàn)，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發(fā)生明顯衍射10．在抽制很細(xì)的金屬絲的過程中，可以用激光隨時(shí)監(jiān)測抽絲的粗細(xì)情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機(jī)的細(xì)絲出口附近，用一束激光沿與細(xì)絲垂直的方向照射細(xì)絲，在細(xì)絲的另一側(cè)用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況（如圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況），便可知道抽制出的細(xì)絲是否合格。對于這種監(jiān)控抽絲機(jī)的裝置，下列說法中正確的是（）A．這是利用光的直線傳播規(guī)律 B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲粗了 D．如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲細(xì)了11．中國女科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得2015年諾貝爾生物學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，屠呦呦也成為首位獲得該獎的中國人．在研究青蒿素化學(xué)結(jié)構(gòu)中，研究人員用比可見光波長更短的射線衍射方法最終確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu)．在做單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（

）A．將入射光由可見光換成射線，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變窄E．衍射條紋中央條紋最寬12．一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為的“單色光”，實(shí)際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度)，其中和分別記為“上限頻率”和“下限頻率”。如圖所示，某紅寶石激光器發(fā)出的激光（其“上限頻率”和“下限頻率”對應(yīng)的分別記為a光和b光）由空氣斜射到平行液膜的上表面，射入時(shí)與液膜上表面成θ角．則下列說法正確的是（）A．逐漸減小θ角，a光在液膜下表面先發(fā)生全反射B．a(chǎn)光從下表面射出時(shí)與入射光線間偏移的距離較大C．b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．相同裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光產(chǎn)生的干涉條紋間距較小13．某學(xué)習(xí)小組在探究三棱鏡對光的色散的實(shí)驗(yàn)中，用一束含有兩種A、B不同顏色的光束以一定的角度從三棱鏡的一邊射入，并從另一面射出，如圖4所示．由此我們可以知道()A．在同種介質(zhì)中，A光的波長比B光的波長長B．從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì)，A光的折射角比B光的小C．A、B兩種光在水中的速度一樣大D．A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中，逐漸增大入射角，B光先發(fā)生全反射E．A光比B光易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象14．下列說法正確的是（）A．光纖通信是利用了全反射的原理B．水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由于光的衍射造成的C．障礙物的尺寸比光的波長大得多時(shí)，一定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象D．人們瞇起眼睛看燈絲時(shí)看到的彩色條紋是光的單縫衍射圖樣E．水中的氣泡看起來特別明亮，是因?yàn)楣鈴乃猩湎驓馀輹r(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故第5節(jié)光的衍射光的衍射和發(fā)生明顯衍射的條件1．在用水波槽做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，若打擊水面的振子振動頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔的直徑d應(yīng)為（）A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm【答案】D【詳解】水波的波長為要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物或空的尺寸應(yīng)與波長相差不多或比波長小，D正確。故選D。2．如圖所示是通過用兩個刀片組成的寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫觀察日光燈光源時(shí)所看到的四個現(xiàn)象，當(dāng)狹縫寬度從逐漸變小時(shí)，所看到的四個圖像的順序是（）A．bacd B．badc C．a(chǎn)bcd D．a(chǎn)bdc【答案】C【詳解】當(dāng)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長相近甚至比波長更小時(shí)即能發(fā)生明顯的衍射。顯然0.8mm大于光的波長，故不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，根據(jù)光的直線傳播的原理，此時(shí)我們看到的應(yīng)該是條紋狀的光斑，即圖象a，但隨孔縫的寬度的減小，光斑的面積逐漸減小，在發(fā)生衍射前看到圖象b；當(dāng)發(fā)生衍射時(shí)，隨狹縫的寬度逐漸變小時(shí)衍射條紋的間距逐漸變大，而條紋間距最小的是c，條紋間距最大的是d，所以先觀察到c，再觀察到d。綜上所述當(dāng)狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時(shí)我們依次看到的四個圖象的順序是abcd。故選C。光的各種衍射3．如圖所示，甲、乙、丙、丁四個圖是單色光形成的干涉或衍射圖樣，根據(jù)各圖樣的特點(diǎn)可知（）A．甲圖是光的衍射圖樣 B．乙圖是光的干涉圖樣C．丙圖是光射到圓孔后的干涉圖樣 D．丁圖是光射到圓板后的衍射圖樣【答案】D【詳解】A．甲圖中條紋間距相等，是光的雙縫干涉圖樣，故A錯誤；B．乙圖中中間亮條紋最寬，向外條紋變窄，間距變小，是光的單縫衍射圖樣，故B錯誤；C．丙圖為圓孔衍射圖樣，故C錯誤；D．丁圖是光射到圓板后的衍射圖樣（光照射在小圓盤上卻出現(xiàn)中間亮斑），故D正確。故選D。4．在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫，觀看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），可以看到（）A．黑白相間的直條紋 B．黑白相間的弧形條紋C．彩色的直條紋 D．彩色弧形條紋【答案】C【詳解】通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫，觀看遠(yuǎn)處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），白熾燈發(fā)出的是復(fù)色光，可以看到彩色的衍射條紋間距不同，條紋與狹縫平行，成為彩色直條紋，故C正確，ABD錯誤。故選C。5．關(guān)于波的干涉、衍射等現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．有的波只能發(fā)生干涉現(xiàn)象，有的波只能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象C．薄膜干涉條紋是光在膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果D．屋外的人雖然看不到屋里的人，卻能聽到屋里人的聲音，這屬于波的衍射現(xiàn)象【答案】CD【詳解】A．所有的波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，A錯誤；B．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，B錯誤；C．薄膜干涉條紋是光在膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果，C正確；D．屋外的人雖然看不到屋里的人，卻能聽到屋里人的聲音，即“聞其聲不見其人”，這屬于波的衍射現(xiàn)象，D正確。故選CD。6．下列所示的圖片、示意圖大都來源于課本，關(guān)于這些圖的判斷中，準(zhǔn)確無誤的是（）A．甲圖是小孔衍射的圖樣，乙圖為“泊松亮斑”B．甲圖為“泊松亮斑”，乙圖是小孔衍射的圖樣C．丙圖是雙縫干涉圖樣，丁圖是單縫衍射圖樣D．丙圖是單縫衍射圖樣，丁圖是雙縫干涉圖樣【答案】AC【詳解】AB．“泊松亮斑”是“小圓盤”產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，形成的衍射圖樣是陰影中心有一個“亮斑”，而小孔衍射的圖樣是中間有“亮斑”，無陰影，A正確，B錯誤；CD．丙圖很明顯是雙縫干涉的圖樣，因干涉圖樣中的條紋間距是相等的，單縫衍射圖樣中的條紋間距是不相等的，中間最寬、最亮，丁圖是單縫衍射圖樣，C正確，D錯誤。故選AC。7．如圖所示，一定強(qiáng)度的激光（含有兩種頻率的復(fù)色光）沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn)，經(jīng)過玻璃磚后有A、B、C三束光射出，下列說法正確的有（）A．B光穿過玻璃磚所用的時(shí)間比C光穿過玻璃磚所用的時(shí)間長B．入射光的入射角從0開始增大，C光比B光先消失C．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用B光要比用C光條紋間距小D．B光比C光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象【答案】BD【詳解】A．根據(jù)光的折射定律由圖可知，A光發(fā)生全反射，B光和C光發(fā)生折射，且C光在空氣中的角度大于B光在空氣中的角度，所以B光的折射率小于C光的折射率；根據(jù)光在介質(zhì)中的速度與折射率的關(guān)系可知，B光在介質(zhì)中的傳播速度大于C光的傳播速度，所以B光穿過玻璃磚的時(shí)間小于C光穿過玻璃磚的時(shí)間，故A錯誤；B．根據(jù)折射率與臨界角的關(guān)系由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的臨界角大于C光的臨界角，當(dāng)入射角增大時(shí)，C光比B光先消失，故B正確；C．由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的波長比C光的波長長，根據(jù)條紋間距公式B光要比C光條紋間距大，故C錯誤；D．由于B光的波長比C光的波長長，所以B光比C光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故D正確。故選BD。8．為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直棱鏡底面射入，在棱鏡側(cè)面、上反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是（）A．若光束從三棱鏡中射向空氣，則a光的臨界角比b光的臨界角小B．在三棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C．用a、b兩束光分別照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯D．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率【答案】BC【詳解】AB．由光路圖看出，光線b在NO面上發(fā)生了全反射，而光線a在MO面上沒有發(fā)生全反射，而入射角相同，則知b光的臨界角小于a光的臨界角，由可知玻璃對a光的折射率小于b的折射率小，由在三棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，故B正確，A錯誤；CD．玻璃對a光的折射率小于b的折射率小，可知a光的頻率小于b光的頻率，則a光的波長大于b光的波長，用a、b兩束光分別照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯，故C正確，D錯誤。故選BC。9．如圖所示，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，若用單色光A照射雙縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)Р點(diǎn)正好是從屏中間О算起的第四條暗條紋，換用單色光B照射雙縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)Р點(diǎn)正好是從屏中間О算起的第三條亮條紋，則下列說法錯誤的是（）A．單色光B的頻率大于單色光A的頻率B．單色光B的波長大于單色光A的波長C．單色光B的相鄰亮條紋間的距離小于單色光A的相鄰亮條紋間的距離D．用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實(shí)驗(yàn)，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發(fā)生明顯衍射【答案】AC【詳解】ABC．由題意可知，單色光A照射雙縫時(shí)條紋間距較小，根據(jù)可知，單色光A的波長較小，頻率較大，故AC錯誤，符合題意，B正確，不符合題意；D．因單色光B的波長較大，則用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實(shí)驗(yàn)，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發(fā)生明顯衍射，故D正確，不符合題意。故選AC。10．在抽制很細(xì)的金屬絲的過程中，可以用激光隨時(shí)監(jiān)測抽絲的粗細(xì)情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機(jī)的細(xì)絲出口附近，用一束激光沿與細(xì)絲垂直的方向照射細(xì)絲，在細(xì)絲的另一側(cè)用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況（如圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況），便可知道抽制出的細(xì)絲是否合格。對于這種監(jiān)控抽絲機(jī)的裝置，下列說法中正確的是（）A．這是利用光的直線傳播規(guī)律 B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲粗了 D．如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲細(xì)了【答案】BD【詳解】A．由題意知條紋的形成屬單縫衍射，并非運(yùn)用光的直線傳播規(guī)律，而是利用光的衍射現(xiàn)象，A錯誤；B．單縫衍射現(xiàn)象，其原理是利用光的衍射現(xiàn)象，B正確；C．由單縫衍射知縫變窄而條紋寬度變寬，故如果屏上條紋變寬，表明細(xì)絲變細(xì)了，C錯誤；D．屏上條紋變寬，表明細(xì)絲細(xì)了，D正確。故選BD。11．中國女科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得2015年諾貝爾生物學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，屠呦呦也成為首位獲得該獎的中國人．在研究青蒿素化學(xué)結(jié)構(gòu)中，研究人員用比可見光波長更短的射線衍射方法最終確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu)．在做單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（

）A．將入射光由可見光換成射線，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變窄E．衍射條紋中央條紋最寬【答案】ACE【詳解】單縫衍射的條紋間距可以用雙縫干涉條紋寬度的公式，定性討論，其中L為屏與縫的距離、d為縫寬、為波長．A.將入射光由可見光換成X射線，波長變小，衍射條紋間距會變窄，即衍射條紋間距變小，A符合題意；B.使單縫寬度變小，即d變小，則衍射條紋間距變寬，B不符合題意；C.換用波長較長的光照射，根據(jù)公式可知，衍射條紋間距變寬，C符合題意；D.增大單縫到屏的距離，即L變大，則衍射條紋間距變大，D不符合題意；E.衍射條紋與干涉條紋不同，其中央條紋最寬，故E不符合題意．12．一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為的“單色光”，實(shí)際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度)，其中和分別記為“上限頻率”和“下限頻率”。如圖所示，某紅寶石激光器發(fā)出的激光（其“上限頻率”和“下限頻率”對應(yīng)的分別記為a光和b光）由空氣斜射到平行液膜的上表面，射入時(shí)與液膜上表面成θ角．則下列說法正確的是（）A．逐漸減小θ角，a光在液膜下表面先發(fā)生全反射B．a(chǎn)光從下表面射出時(shí)與入射光線間偏移的距離較大C．b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．相同裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光產(chǎn)生的干涉條紋間距較小【答案】BC【詳解】A．由于平行液膜的上表面與下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根據(jù)光路的可逆性得知，兩種光都不可能在液膜下表面發(fā)生全反射，故A錯誤；B．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率，由于頻率越大，介質(zhì)對這種色光的折射率越大，因此液膜對a光的折射率大于對b光的折射率，則a光通過平行液膜后偏移的距離較大，故B正確；C．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率，由波速公式可知b光的波長大于a光的波長，b光的波動性較強(qiáng)，更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確；D．涉條紋的間距與波長成正比．所以相同裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光產(chǎn)生的干涉條紋間距較大，故D錯誤。故選BC。13．某學(xué)習(xí)小組在探究三棱鏡對光的色散的實(shí)驗(yàn)中，用一束含有兩種A、B不同顏色