2020高中物理 第十三章 光 第5节 光的衍射课时作业 新人教版选修3-4

2020高中物理 第十三章 光 第5节 光的衍射课时作业 新人教版选修3-4

第十三章　第五节 光的衍射 ‎ 基础夯实 ‎ 一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)‎ ‎1．如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样(　B　)‎ 解析：由泊松亮斑衍射图样特点可判选项B正确。‎ ‎2．观察单缝衍射现象时，把缝宽由‎0.2mm逐渐增大到‎0.8mm，看到的现象是(　A　)‎ 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 解析：观察衍射图样发现：狭缝的宽度逐渐变小，衍射现象越明显，衍射条纹间距变大。本题是缝宽增大，所以选项A正确。‎ ‎3．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。在一个发光的小电珠和光屏之间放一个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，他在屏上看到的现象是(　B　)‎ A．先是圆形亮区，最后完全黑暗 B．先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗 C．先是圆形亮环，最后完全黑暗 D．先是圆环亮环，然后圆形亮区，最后完全黑暗 解析：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，产生光的衍射现象，屏上将出现明、暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合，没有光到达屏上时，屏上完全黑暗。‎ ‎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(　C　)‎ 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 解析：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，成为彩色直条纹。‎ - 5 -‎ ‎5．关于衍射，下列说法正确的是(　AB　)‎ A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 B．双缝干涉中也存在衍射现象 C．一切波都很容易发生明显的衍射现象 D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 解析：衍射图样是复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过二个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍射。一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件。‎ 二、非选择题 ‎6．如图所示，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将__减小___(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在__光的波长比障碍物小得多___情况下，光才可以看成是沿直线传播的。‎ 解析：当缝宽d增大时，Δx减小，当光的波长比障碍物小得多时，光的衍射现象不明显，光将沿直线传播。‎ ‎7．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。‎ 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，产生衍射，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，是由于光的反射与吸收的结果。花布是由各种颜色的花纹组成的，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，这样我们在该位置只看到红色。同理可以看到各种花纹反射的颜色。这样可以看到花布的图样。‎ ‎ 能力提升 ‎ 一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)‎ - 5 -‎ ‎1．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是(　D　)‎ 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．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 解析：从成因分析，光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果，两者都表明光是一种波，故A、C错，D正确。从条纹特点看，虽然条纹宽度、间距方面两者有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明(由单色光的颜色决定)暗相间的，白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，故B错。‎ ‎2．(成都市2016年高三模拟)如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器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(黑色部分表示亮纹)。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　B　)‎ A．红　黄　蓝　紫　 B．红　紫　蓝　黄 C．蓝　紫　红　黄　 D．蓝　黄　红　紫 解析：从图样可以看出从左数第1、3个图为干涉图样，由Δx＝λ可知，从左数第1个图为红光的干涉图样，第3个图为蓝光的干涉图样；第2、4个图为衍射图样，且第4个图衍射明显，故第4个图应为黄光的衍射图样，故选B。‎ ‎3．关于光的衍射现象，下面说法正确的是(　AC　)‎ A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 C．光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射 解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹。白光的衍射图样是彩色条纹。光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象。光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象。‎ ‎4．在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是(　ACD　)‎ A．将入射光由黄色换成绿色，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，衍射条纹间距变宽 解析：‎ - 5 -‎ 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，若增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故选项A、C、D正确。‎ 二、非选择题 ‎5．如图所示，甲、乙两图是单色光分别入射到两圆孔形成的图象，由图判断甲是光的__衍射___(选填“干涉”或“衍射”)图象。图甲所对应的圆孔孔径__小于___(选填“大于”、“小于”或“等于”)图乙所对应的圆孔孔径。‎ 解析：图甲所示，单色光通过小孔出现明暗相间且宽度不等的条纹，这是光的衍射现象。图乙是个圆亮斑，说明光沿直线传播，没有发生衍射，图乙所对应的圆孔孔径远大于单色光的波长，也大于发生衍射现象的图甲所对应的圆孔孔径。‎ ‎6．某同学自己动手制作如图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，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：‎ ‎(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__光的衍射___产生的。‎ ‎(2)移去A后，遮住缝S1或缝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__双缝S1、S2太宽___。‎ 解析：(1)移去B后只剩下单缝，故发生单缝衍射形成条纹，故此条纹是由于光的衍射产生的。‎ ‎(2)没有出现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。‎ ‎7．如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。‎ ‎(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系。‎ ‎(2)试说明照片(4)中中央条纹的颜色及成因。‎ 解析：(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图(1)到图(4)，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图(1)到图(4)四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小。‎ - 5 -‎ ‎(2)图(4)中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光叠加后，中央条纹即为白色。‎ - 5 -‎