人教版 (2019)选择性必修 第一册光的衍射练习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册光的衍射练习题，共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.下列四幅图中，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套双缝干涉演示仪得到的图样，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套单缝衍射仪所得到的图样，其中由红光形成的单缝衍射图样是（）
A. B.
C. D.
2.如图甲所示，用单色光照射厚纸板上的圆孔，在纸板后边的光屏上得到如图乙所示的圆形光斑。下列方法有助于在光屏上看到明显衍射条纹的是（）
A. 增大光的强度
B. 增大光的频率
C. 减小圆孔的直径
D. 减小纸板到光屏的距离
3.如图甲所示，让一单色点光源 S 发出的光照射大小可调的圆孔，圆孔后面放一光屏，从大到小调节圆孔大小，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. 此实验说明了光沿直线传播
B. 圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C. 圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D. 用白光做实验，将看不到衍射图样
4.如图所示的四个图样中哪个是著名的泊松亮斑（）
5.如图所示为"泊松亮斑"图样，这种现象属于光的（）
A.偏振现象 B. 衍射现象 C. 折射现象 D. 全反射现象
6.波长 λ=550nm（1nm=10−9m）的单色光垂直入射于光栅常数 d=2×10−4cm 的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（）
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
7.若用衍射光栅准确测定一单色可见光的波长，在下列各种光栅常数的光栅中选用哪一种最好（）
A. 5.0×10−1mm B. 1.0×10−1mm C. 1.0×10−2mm D. 1.0×10−3mm
8.工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用 a、b 两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（）
A. 图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起
B. a 光的频率大于 b 光的频率
C. 若将图1中的标准样板竖直向上平移，图2中条纹间距变宽
D. 照射同一单缝时，a 光能够发生衍射现象，b 光不能发生衍射现象
9.如图所示，为一矩形玻璃砖。现有一束仅由黄色和紫色两种颜色组成的复合细光束，照射到玻璃砖的上表面，在玻璃砖中分成的两束单色光从 P1 和 P2 点射出，则下列说法正确的是（）
A.从p1点射出的光为黄色，从p2射出的光为紫色
B. 若不断增大入射角，则紫光先在下表面发生全反射
C. 从 P1 和 P2 点射出后的光束不平行
D. 分别通过同一单缝时，从 P2 点射出的光衍射现象更明显
10.柔软的耳机线中有粗细均匀的细铜丝，这种细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用图示装置，用激光器照射细铜丝，在光屏上形成稳定的衍射图样，当细铜丝变粗时，下列说法正确的是（）
A. 中间亮条纹变窄，两侧暗条纹间距变小
B. 中间亮条纹变宽，两侧暗条纹间距变小
C. 整个图像向一侧偏移
D. 图像没有明显变化
二、多选题
11.如图单缝衍射实验中，若减小缝宽，以下哪些现象会发生（）
A. 中央亮纹变宽 B. 条纹间距减小
C. 衍射效应更明显 D. 亮度增加
12.下列现象是由光的衍射产生的是（）
A. 泊松亮斑
B. 阳光经凸透镜后形成的亮斑
C. 阳光下茂密树荫中的地面上的圆形亮斑
D. 平行光照在一个障碍物上后，影子的轮廓模糊不清
三、非选择题
13.利用光传感器可以分析光的衍射和干涉现象。实验装置如图甲所示，包括激光光源、缝板（单缝、双缝）和光屏（光传感器）。光照信息经计算机处理后，能直观显示出传感器上各点的光照强度，据此可分析条纹特征。
（1）（单选）保持装置的位置和双缝不变，分别测得红光和蓝光的衍射和干涉结果，以下为光屏相同区域内的光强分布图像，其中蓝光的衍射图像是 ____。
A. B. C. D.
（2）（多选）关于该实验，下列描述正确的是 ____。
A. 该实验用激光作为光源主要因为其相干性好
B. 光强分布图像中的波峰位置为亮条纹中心
C. 单缝越窄，衍射光强分布图像中央峰值越高
D. 光源靠近双缝时，相同区域内观察到的波峰变多
（3）某次双缝干涉实验的光强分布图像如图乙所示，已知双缝到屏的距离为 1.2m，双缝的间距为 0.2mm，则所用激光的波长为 ____ nm（结果保留三位有效数字）。
14.在日常生活中，我们也有机会看到光的衍射现象。下图是蓝光经过刀片的边缘时所发生的衍射现象；雨天的晚上，透过眼镜片上的水滴看路灯，水滴的边缘就出现衍射条纹。夜观星空月亮、行星和恒星按光的直线传播规律在我们视网膜上成像，如果我们眯缝着眼睛去观察它们时，都会在视网膜上形成衍射斑。请在夜晚观察星空，分析当我们眯缝着眼睛时看到的星球是什么样的。你还能列举生活中光的衍射的事例吗？
15.某同学在实验室中用激光笔（波长 λ=650nm）照射一片鸟类羽毛，观察到羽毛表面呈现彩色条纹。已知羽毛表面具有周期性微观结构，类似天然的光栅。请结合光的波动性知识回答以下问题：
（1）从 a 和 b 两个问题中任选其一作答。
a. 若改用白光照射，条纹会发生什么变化？为什么？
b. 若该同学发现实际条纹间距比理论值小，可能是什么原因导致的？
（2）若仅提供激光笔、羽毛、屏幕和刻度尺，请设计一种方法估算羽毛微观结构的周期 d，写出关键步骤。
一、单选题
1.C
2.C
3.B
4.B
5.B
6.B
7.B
8.A
9.A
10.A
二、多选题
11.AC
12.AD
三、非选择题
13. （1）答案：A
解析：单缝衍射条纹不等间距，即中央宽，两边窄的明暗相同的条纹，单越窄，波长越长，条纹越宽，由于蓝光的波长小，则条纹宽度窄。
（2）答案：AB
解析：
A. 激光相干性好，能保证干涉和衍射实验中光的相位稳定，是实验常用光源，正确。
B. 光强分布中波峰对应光照强度最大处，即亮条纹中心，正确。
C. 单缝越窄，衍射效应越明显，但透过的光能量越少，中央峰值越低，错误。
D. 光源靠近双缝时，入射光的角度分布不变，相同区域内的波峰数量不变，错误。
（3）答案：667
解析：
由图乙可知，相邻亮条纹间距 Δx=20 mm5=4 mm；
由公式∆x=λld可得
λ=∆xdl=4×10−3×0.2×10−31.2m≈6.67×10−7m=667m
14. 答案：
眯缝眼睛时，看到的星球会呈现中间亮、周围环绕明暗相间的条纹（或星芒状）。原因：眯眼时眼睑形成窄缝，星光通过窄缝发生衍射，视网膜上形成单缝衍射图样，故不再是单纯的亮点。
生活中光的衍射事例：
a.隔着纱巾看灯光，会看到灯光周围有彩色条纹。
b.阳光下，透过手指间的窄缝观察远处光源，能看到明暗相间的衍射条纹。
c.光盘表面呈现的彩色花纹，是光在光盘表面微小凹槽处发生衍射和干涉的叠加结果。
解析：
光的衍射是指光绕过障碍物或通过窄缝时，偏离直线传播路径的现象。眯眼形成的窄缝、纱巾的细小孔隙、手指间的缝隙等，都属于能引发衍射的“窄缝”或“障碍物边缘”，当光通过这些结构时，就会呈现出衍射图样，表现为明暗相间的条纹或彩色花纹（复色光衍射时因波长不同，条纹位置不同，呈现彩色）。
15. 答案：
（1）选答a：
条纹变化：呈现彩色条纹，且条纹间距不同。
原因：白光是复色光，包含多种波长的光（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）。不同波长的光在光栅衍射中，满足光栅方程 dsinθ=kλ（k=0,1,2⋯）的衍射角 θ 不同，波长越长，衍射角越大，故不同颜色的条纹会分开，形成彩色条纹。
选答b：
可能原因：
a.羽毛与屏幕的距离 L 测量偏小。由光栅衍射条纹间距公式 Δx=Lλd 可知，L 偏小会导致计算出的 Δx 偏小（实际 Δx 与理论值偏差源于 L 测量误差）。
b.羽毛微观结构的周期 d 实际大于理论值。d 增大时，Δx 会减小，导致实际条纹间距比理论值小。
c.激光入射角度偏离垂直方向，实际有效光栅常数变大，等效 d 增大，引发条纹间距减小。
（2）关键步骤：
① 将羽毛固定在光屏前方，使激光笔垂直照射羽毛表面，确保屏幕、羽毛、激光笔在同一直线上，记录羽毛到屏幕的距离 L（用刻度尺测量，精确到 mm）。
② 打开激光笔，照射羽毛，在屏幕上形成光栅衍射条纹，用刻度尺测量相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距 Δx，测量多次取平均值（记为 Δx―）。
③ 已知激光波长 λ=650 nm=650×10−9 m，根据光栅衍射条纹间距公式 Δx=Lλd，变形得 d=LλΔx―，代入测量数据计算 d，即为羽毛微观结构的周期。
解析：
光栅衍射中，当激光垂直入射时，相邻亮条纹间距 Δx 与光栅周期 d、羽毛到屏幕距离 L、激光波长 λ 满足 Δx=Lλd，通过测量可直接获取 L 和 Δx―，结合已知的 λ，即可反推得到 d，该方法利用光栅衍射的基本规律，通过简单测量实现周期估算，误差主要来源于 L 和 Δx― 的测量精度。