物理选择性必修 第一册第3节 光的衍射课后练习题

第3节　光的衍射

基础过关练

题组一　光的衍射的理解

1.(多选)以下对光的衍射现象的定性分析中,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

2.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是(　　)

A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显

B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显

C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强

D.以上现象都不会发生

3.(2020浙江高二期末)在观察光衍射的实验中,分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样,图中黑线为暗纹。那么障碍物应是              (　　)

A.乙图对应的是很小的不透明圆板

B.甲图对应的是很大的不透明圆板

C.乙图对应的是中间有大圆孔的不透明挡板

D.甲图对应的是中间有小三角形孔的不透明挡板

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(灯丝平行于狭缝),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.(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象,发生沙尘暴时能见度只有十几米,天气变黄变暗,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

题组二　单缝衍射与双缝干涉

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.白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.在光的单缝衍射实验中,可观察到清晰的明暗相间的图样,以下四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是              (　　)

A.a、c　　　B.b、c　　　C.a、d　　　D.b、d

8.(多选)如图所示为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则 (深度解析)

A.甲为红光的衍射图样

B.乙为紫光的干涉图样

C.丙为红光的衍射图样

D.丁为紫光的干涉图样

9.(多选)如图(a)所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1:用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ;接着再做操作2:用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色,一块是蓝色,则(　　)

A.完成操作1后,光屏上出现的是图(b)所示图案,且甲是红色条纹,乙是蓝色条纹

B.完成操作1后,光屏上出现的是图(c)所示图案,且丙是蓝色条纹,丁是红色条纹

C.完成操作2后,光屏上出现的是图(b)所示图案,且甲是蓝色条纹,乙是红色条纹

D.完成操作2后,光屏上出现的是图(c)所示图案,且丙是红色条纹,丁是蓝色条纹

10.(2020福建三明第二中学高二月考)如图所示,a表示单缝,b表示双缝,用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝,在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹(图中阴影表示亮条纹),则              (　　)

A.图c表示单缝衍射条纹,图d表示双缝干涉条纹

B.单缝S越宽,越容易观察到对应的明暗条纹

C.双缝间距离越小,对应条纹间距越大

D.照射双缝的单色光波长越短,对应条纹间距越大

11.如图所示的四幅明暗相间的条纹图样,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝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(黑色部分表示亮条纹)。则下面的四幅图从左到右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

12.(2020浙江高三月考)(多选)关于光现象,下列说法中正确的是 (　　)

A.甲图肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象

B.乙图是沙漠上海市蜃楼的图像

C.丙图是圆孔衍射的图样

D.丁图为杨氏双缝实验观察到的图样,应保持测量头不动,转动遮光筒直至图样正常

13.(2020江苏泰州高二下期中)使太阳光垂直照射到一块遮光板上,板上有可以自由收缩的正方形孔,孔的后面放置一个光屏,在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中,光屏上依次可以看到几种不同的现象,试把下列现象依次排列:　　　　。 

A.圆形光斑

B.明暗相间的彩色条纹

C.变暗消失

D.正方形光斑

E.正方形光斑由大变小

14.某同学自己动手制作如图1所示的装置观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,整个装置放于一暗箱中,实验过程如下:

图1

(1)该同学用一束太阳光照射A屏时,屏C上没有出现干涉条纹;移去B后,在屏上出现不等间距条纹,此条纹是由于　　　　产生的。 

(2)移去A后,遮住缝S1与缝S2中的任一个,C上均出现一窄亮斑,出现以上实验结果的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)若光通过缝S1或缝S2后在C上依次出现如图2甲、乙、丙、丁所示条纹,说明了什么? 

　。 

图2

15.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,可看到彩色光;

(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。

答案全解全析

第3节　光的衍射

基础过关练

1.ABC　根据光的衍射现象的定义可知选项A正确;衍射图样中有亮、暗条纹,这是光波相互叠加的结果,加强区为亮条纹,减弱区为暗条纹,选项B正确;因为衍射是波特有的现象,所以光的衍射现象为光的波动说提供了有力证据,选项C正确;当障碍物较大时,光的衍射很弱,光几乎沿直线传播,即光的直线传播只是特殊情况下的近似,与光的衍射现象并不矛盾,选项D错误。

2.A　在单缝衍射实验中,狭缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹越宽,条纹间距也越大,本题是将缝调宽,现象相反,故选项A正确,B、C、D错误。

3.A　比较甲、乙两图,它们的背景不同,甲图的背景为黑色阴影,说明障碍物应是很大的不透明挡板,中间透光并且有衍射图样,说明挡板的中间有小圆孔;乙图的背景为白色,说明周围没有障碍物,中间有圆形阴影,并且周围有衍射图样,说明中间存在很小的不透明圆板,乙图正中央的小亮点是泊松亮斑,可知A项正确,B、C、D错误。

4.C　白炽灯发出的是复色光,其中各种色光的波长不同,产生的衍射条纹间距不同,各单色光相互叠加,形成彩色直条纹。

5.BD　据光明显衍射的条件,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光线能到达地面,据λ=c/f知,到达地面的光是频率较小的部分。故选B、D。

6.D　光的干涉现象和光的衍射现象都是光波叠加的结果,两者都表明光是一种波,白光的干涉条纹和衍射条纹都是彩色的,只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。故A、B、C错误,D正确。

7.D　单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮,双缝干涉条纹是等间距的条纹,所以a是双缝干涉条纹,b、d是单缝衍射条纹,c是水波的衍射图样。

8.BC　单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的条纹,而通过单缝时形成的衍射图样是中间宽、两边窄的条纹,因此甲、乙为干涉图样,而丙、丁为衍射图样。由于红光的波长较长,干涉图样中相邻条纹间距较大,衍射图样中中央亮纹较宽,而紫光的波长较短,干涉图样中相邻条纹间距较小,衍射图样中中央亮纹较窄,因此选项B、C正确。

扩展提升

(1)光波的波长增大,衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。

(2)复色光的衍射或干涉图样,可看成各单色光单独衍射或干涉所形成图样的叠加。

9.AD　题图(b)中的条纹为等间距明暗相间条纹,是干涉图样,再根据条纹宽度的有关因素分析即可。题图(c)为中间最宽且不等间距明暗相间条纹,是衍射条纹,再根据条纹宽度的有关因素进行分析即可。操作1是双缝干涉实验,故条纹间距相等,光屏上出现题图(b)所示图案,由图案知甲对应的光的波长大于乙对应的光的波长,故甲为红色条纹,乙为蓝色条纹,A正确;操作2是单缝衍射实验,条纹间距不相等,光屏上为题图(c)所示图案,再结合波长关系可知D正确。

10.C　根据单缝衍射条纹间距不等,而双缝干涉条纹间距相等,则知题图c表示双缝干涉条纹,题图d表示单缝衍射条纹,故A错误;根据发生明显衍射现象的条件可知,单缝S越窄,越容易观察到对应的明暗条纹,故B错误;在双缝干涉中,干涉条纹的间距Δy=λ,由公式可得,条纹间距与波长λ、双缝与屏之间的距离l成正比,与双缝间的距离d成反比,故C正确,D错误。

11.B　双缝干涉图样是等间距明暗相间的条纹,故a、c是双缝干涉条纹,根据双缝干涉条纹间距公式Δy=λ可以知道波长λ越大,Δy越大,故a对应红光,c对应蓝光。单缝衍射条纹是中间最宽且不等间距的条纹,故b、d是单缝衍射条纹,b对应紫光,d对应黄光,故从左向右亮条纹颜色依次是红、紫、蓝、黄。故选B。

12.AD　甲图中肥皂泡在阳光下呈现彩色,是肥皂膜前后表面反射的光发生干涉而产生的,A正确;乙图是海面上的海市蜃楼的图像,B错误;丙图是泊松亮斑,而圆孔衍射的图样中央亮斑大且比较亮,C错误;丁图为杨氏双缝干涉实验的图样,分划板正常,而干涉图样倾斜,应保持测量头不动,转动遮光筒直至图样正常,D正确。故选A、D。

13.答案　DEABC

解析　由于光的波长很短,当孔很大时,不会发生明显的衍射现象,此时光沿直线传播,屏上出现正方形光斑;孔变小,正方形光斑由大变小;当孔继续减小时,出现小孔成像,在屏上出现太阳的像,即圆形光斑;孔再继续减小,当尺寸与光波的波长相差不多时,光开始发生明显的衍射现象,出现明暗相间的彩色条纹;孔进一步减小直到闭合时,由于穿过孔的光的能量减小而使光屏上的像变暗直至消失,故排列顺序为DEABC。

14.答案　(1)光的衍射　(2)双缝S1、S2太宽　(3)缝S1或缝S2越来越窄

解析　(1)移去B后只剩下单缝,故发生单缝衍射现象形成不等间距的条纹,故该条纹是由于光的衍射产生的。

(2)没有出现明暗相间的条纹而只出现一个窄亮斑,说明衍射现象不明显,故主要原因是双缝S1、S2太宽。

(3)从四张单缝衍射图样可以看出,从甲到丁,衍射现象越来越明显,说明缝S1或S2越来越窄。

15.答案　见解析

解析　(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射,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,两列反射光波相互叠加,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,发生衍射,因此可见到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,是光的反射与吸收的结果。花布上有各种颜色的花纹,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,这样我们在该位置就看到红色花纹,同理我们可以看到各种颜色的花纹,这样就可以看到花布的图样。