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同步课时精练（二十二）4.5 光的衍射（解析版）
一、单题
1．我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（ ）．
A．比其他可见光更容易发生干涉
B．比其他可见光更容易发生衍射
C．比其他可见光的光子能量大
D．比其他可见光更容易发生光电效应
答案:B
详解:AB．红色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射，故A不符合题意，B符合题意。
C．红色光的波长较长，而频率较小，由E=hv知比其他可见光的光子能量更小。故C不符合题意。
D．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与光的颜色无关系。故D不符合题意。
2．用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，发现在不透明圆板的阴影中心，有一个亮斑，产生这个亮斑的原因是( )
A．光的反射
B．光的衍射
C．光的折射
D．光的干涉
答案:B
详解:当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状衍射条纹，这就是泊松亮斑，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。泊松最初做本实验的目的是推翻光的波动性，而实验结果却证明了光的波动性，故B正确，ACD错误；
3．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（ ）
A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱 B．仍有条纹，但形状与原来不同
C．一片红光 D．光源的像
答案:B
详解:双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故B正确，ACD错误。
4．以下关于如图光学知识的叙述中，不正确的是（ ）
A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象
B．乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号，是利用光的全反射
答案:C
详解:A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，A正确，不符合题意；
B．乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同，从而导致偏折程度不同，形成色散现象，B正确，不符合题意；
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉，将反射光减弱，从而增强透射光，C错误，符合题意；
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号，是利用光的全反射，D正确，不符合题意。
5．关于布朗运动，下列说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理
C．肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象
D．杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，干涉条纹间距变小
答案:B
详解:A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误；
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理，故B正确；
C．肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故C错误；
D．杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，根据可知干涉条纹间距变大，故D错误。
6．日出和日落时太阳看起来特别红，这是由于（ ）
A．光的色散 B．大气的全反射 C．大气的折射 D．红光的波长长
答案:D
详解:太阳初升和西沉时，阳光通过比较厚的空气层，阳光通过空气时，红光的波长最长，最容易发生衍射现象，所以射到地面来的红光最多，因此太阳看起来呈红色。
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光的折射率大
B．B光由玻璃入射到空气发生全反射的临界角比C光大
C．B光和C光做双缝干涉实验，用B光时条纹间距小
D．C光比B光更容易发生衍射现象
答案:B
详解:A．根据图中折射图线，结合折射定律可得B光的折射率小，A错误；
B．根据临界角公式
因为B光的折射率小，所以临界角大，B正确；
C D．在同种介质中折射率大的频率高，为光速，根据公式
可得C光波长短，同时根据
可得用C光时条纹间距小；因为B的波长长，所以B光比C光更容易发生衍射现象，CD错误。
8．物理讨论课上，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光的性质，同学们能做出什么判断？”下列回答正确的是（ ）
A．在水中的传播速度a光最大
B．通过同一玻璃三棱镜时a光的偏折程度小
C．照射相同的金属板均发生光电效应，c光使其逸出的光电子最大初动能最大
D．通过同一装置发生单缝衍射，b光的中央亮条纹最宽
答案:D
详解:AB．水深为h，照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足
又因为
c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，波长最小，a的传播速度最小，故AB错误；
C．因为a的频率比c大，所以c光使其逸出的光电子最大初动能不是最大，故C错误；
D．根据视深公式
说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，依据波长越长，单缝衍射条纹越宽，故D正确。
9．用如图所示的实验装置在暗室中探究光的性质，左侧是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，下列说法中正确的是（ ）
A．条纹呈黄白相间
B．条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定
C．酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上，形成干涉条纹
D．在图示的情况下，从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到衍射条纹
答案:B
详解:A．在干涉条纹的减弱区域为暗条纹，故总的条纹是明暗相间的，A错；
B．条纹的明暗情况由两列光在薄膜内的路程差决定，即条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定，故B正确；
C．发生干涉的条件是两束光的频率相同，所以颜色不同即频率不同的光不能干涉，故C错；
D．光发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长差不多或小于波长，故D错。
10．若甲、乙两束单色光，经过同一单缝后的衍射图样如甲、乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变窄，条纹亮度也变暗
B．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，条纹亮度也变亮
C．在同一介质中传播，甲光比乙光的传播速度小
D．甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是甲光
答案:C
详解:AB．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，因为通过的光变少，所以亮度变暗。AB错误；
C．甲、乙两束单色光，经过同一单缝后乙光的中央亮条纹较宽，说明乙光波长较长，则在同一介质中乙光的折射率较小，根据
可知，甲光比乙光的传播速度小。C正确；
D．乙光的折射率较小，根据
所以乙光的临界角较大，则甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是乙光。D错误。
11．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。下列说法正确的是（ ）
A．这里应用的是光的色散现象 B．这里应用的是光的偏振现象
C．如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
答案:D
详解:AB．激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹，应用的是光的衍射现象，AB错误；
CD．如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知金属丝变细。
C错误；D正确。
12．如图所示，半径为R的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当点高度h降低为时只剩下a光从顶部射出，（光速为c）下列判断正确的是（ ）
A．在此透光材料中a光的传播速度小于b光的传播速度
B．此透光材料对b光的折射率为
C．a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
D．同一装置用a、b光做单缝衍射实验，b光的衍射现象更加明显
答案:B
详解:A．由题意可知，只剩下a光从顶部射出时，b光发生全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据
可知b光的折射率比a光的大，根据
可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度，故A错误；
B．只剩下a光从顶部射出时，如图所示，由题意可知
可得
则
在中，由正弦定理得
b光发生全反射有
此透光材料对b光的折射率为
故B正确；
C．a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
故C错误；
D．b光的折射率比a光的大，b光的频率比a光的大，则b光的波长比a光的小，波长越长，越容易发生明显的衍射现象，则同一装置用a、b光做单缝衍射实验，a光的衍射现象更加明显，故D错误。
二、多选题
13．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（ ）
A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变大，衍射条纹间距变宽
C．换用频率较小的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
答案:ACD
详解:AC．在单缝衍射实验中，当单缝宽度一定时，光波波长越长，频率越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距越宽，而黄光的波长比绿光的波长长，故AC正确；
B．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越宽，故B错误；
D．当光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故D正确。
14．对衍射现象的定性分析，正确的是（ ）
A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象
B．衍射条纹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
E．衍射现象说明光是一种横波
答案:ABC
详解:ABC．衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，故ABC正确；
D．光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，故D错误；
E．一切波都可以发生衍射现象，光的衍射不能说明光是横波，故E错误。
15．2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．屏上亮条纹处到双缝的距离一定相等
B．丙图样比乙图样中光的频率小
C．若只增大挡板与屏间的距离l，相邻亮条纹间的距离将增大
D．若挡住挡板上其中一个狭缝，屏上将无亮暗条纹呈现
答案:BC
详解:A．根据公式，屏上亮条纹处到双缝的距离与光的波长、双缝之间的距离有关，故A错误；
B．根据图乙和图丙可知，丙图的亮条纹间距更大，根据公式可知丙图样的光波长更大，则频率更短，故B正确；
C．根据上述分析可知，若只增大挡板与屏间的距离l，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，故C正确；
D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则发生单缝衍射，仍出现亮暗条纹，但亮暗条纹之间的间距不相等，故D错误；
三、解答题
16．通过两个手指间的狭缝来观察光源，当狭缝宽度逐渐减小时，会观察到什么现象 请试一试，并作出解释。
答案:见解析
详解:随着手指间狭缝逐渐减小，通过两个手指间的狭缝来观察光源，可以看到彩色条纹，这是因为狭缝较小时，与光源波长相差不大，当光通过狭缝后发生单缝衍射现象，形成光的衍射图样。
17．在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？
答案:先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗
详解:在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生明显的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗。
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同步课时精练（二十二）4.5 光的衍射（学生版）
一、单题
1．我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（ ）．
A．比其他可见光更容易发生干涉
B．比其他可见光更容易发生衍射
C．比其他可见光的光子能量大
D．比其他可见光更容易发生光电效应
2．用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，发现在不透明圆板的阴影中心，有一个亮斑，产生这个亮斑的原因是( )
A．光的反射
B．光的衍射
C．光的折射
D．光的干涉
3．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（ ）
A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱 B．仍有条纹，但形状与原来不同
C．一片红光 D．光源的像
4．以下关于如图光学知识的叙述中，不正确的是（ ）
A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象
B．乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号，是利用光的全反射
5．关于布朗运动，下列说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理
C．肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象
D．杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，干涉条纹间距变小
6．日出和日落时太阳看起来特别红，这是由于（ ）
A．光的色散 B．大气的全反射 C．大气的折射 D．红光的波长长
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光的折射率大
B．B光由玻璃入射到空气发生全反射的临界角比C光大
C．B光和C光做双缝干涉实验，用B光时条纹间距小
D．C光比B光更容易发生衍射现象
8．物理讨论课上，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光的性质，同学们能做出什么判断？”下列回答正确的是（ ）
A．在水中的传播速度a光最大
B．通过同一玻璃三棱镜时a光的偏折程度小
C．照射相同的金属板均发生光电效应，c光使其逸出的光电子最大初动能最大
D．通过同一装置发生单缝衍射，b光的中央亮条纹最宽
9．用如图所示的实验装置在暗室中探究光的性质，左侧是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，下列说法中正确的是（ ）
A．条纹呈黄白相间
B．条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定
C．酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上，形成干涉条纹
D．在图示的情况下，从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到衍射条纹
10．若甲、乙两束单色光，经过同一单缝后的衍射图样如甲、乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变窄，条纹亮度也变暗
B．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，条纹亮度也变亮
C．在同一介质中传播，甲光比乙光的传播速度小
D．甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是甲光
11．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。下列说法正确的是（ ）
A．这里应用的是光的色散现象 B．这里应用的是光的偏振现象
C．如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
12．如图所示，半径为R的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当点高度h降低为时只剩下a光从顶部射出，（光速为c）下列判断正确的是（ ）
A．在此透光材料中a光的传播速度小于b光的传播速度
B．此透光材料对b光的折射率为
C．a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
D．同一装置用a、b光做单缝衍射实验，b光的衍射现象更加明显
二、多选题
13．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（ ）
A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变大，衍射条纹间距变宽
C．换用频率较小的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
14．对衍射现象的定性分析，正确的是（ ）
A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象
B．衍射条纹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
E．衍射现象说明光是一种横波
15．2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．屏上亮条纹处到双缝的距离一定相等
B．丙图样比乙图样中光的频率小
C．若只增大挡板与屏间的距离l，相邻亮条纹间的距离将增大
D．若挡住挡板上其中一个狭缝，屏上将无亮暗条纹呈现
三、解答题
16．通过两个手指间的狭缝来观察光源，当狭缝宽度逐渐减小时，会观察到什么现象 请试一试，并作出解释。
17．在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？
试卷第1页，共3页
版权所有@21世纪教育