4.5 光的衍射（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第一册物理（人教版2019）

4.5　光的衍射 [见学生用书P85] 光学显微镜都存在最小分辨率，当被观察物体尺寸太小时，肉眼无法看见，你知道为什么吗？ 【答案】 光学显微镜放大倍率受可见光波长的限制，光学显微镜受限于光的衍射效应，存在分辨率极限(也称阿贝极限)，其数值大约是可见光波长的一半。而可见光中波长最短的为蓝紫光，约400 nm，因此光学显微镜最小分辨率极限为200 nm。当两个点距离小于200 nm时，光学显微镜将无法分辨。 1．某次光的衍射实验中，观察到如图所示的明暗相间的图样，则障碍物为(　B　) 　第1题图 A．很小的不透明圆板 B．中间有较小圆孔的不透明挡板 C．很大的不透明圆板 D．中间有较大圆孔的不透明挡板 【解析】 用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，即泊松亮斑，A错误；用光照射中间有小圆孔的不透明挡板时后面是明暗相间的衍射图样，B正确；用光照射很大的不透明圆板时后面是一片阴影，C错误；用光照射中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，不会出现衍射现象，D错误。 2．如图所示是泊松亮斑，下列有关说法正确的是(　A　) 　第2题图 A．是光的衍射现象，显著表现出光的波动性 B．是光的衍射现象，显著表现出光的粒子性 C．是光的干涉现象，显著表现出光的波动性 D．是光的干涉现象，显著表现出光的粒子性 【解析】 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条纹，这就是泊松亮斑。说明光线偏离原来的直线方向传播，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，A正确。 3．如图，a、b两图是由单色光分别入射到a圆孔和b圆孔形成的图像，由两图可以得出(　A　) 第3题图 A．图a是衍射图像，a孔直径小于b孔直径 B．图a是干涉图像，a孔直径大于b孔直径 C．图b是衍射图像，a孔直径小于b孔直径 D．图b是干涉图像，a孔直径大于b孔直径 【解析】 因为干涉图样为等宽度的亮暗条纹，图a是衍射图像，衍射发生的条件是缝隙宽度小于光的波长才能有清晰的衍射图像，如果缝隙宽度过大会观察不到衍射图像，光会沿直线传播，根据图像信息可知，a孔直径小于b孔直径，A正确。 4．图甲和图乙是光的双缝干涉或单缝衍射图样，下列说法正确的是(　D　) 第4题图 A．两幅图都是光的干涉图样 B．两幅图都是光的衍射图样 C．图甲是光的衍射图样，图乙是光的干涉图样 D．图甲是光的干涉图样，图乙是光的衍射图样 【解析】 干涉图样的条纹等间距，故图甲是干涉条纹，衍射图样的中间条纹的宽度比较大，故图乙是衍射条纹，D正确。 5．图甲是太阳光照射下，肥皂膜表面出现的彩色条纹；图乙是激光照射下，针尖的影子，它的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是(　C　) 第5题图 A．二者都是光的衍射现象 B．二者都是光的干涉现象 C．图甲是光的干涉现象，图乙是光的衍射现象 D．图甲是光的衍射现象，图乙是光的干涉现象 【解析】 太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉现象，针尖障碍物的影的轮廓出现明暗相间的条纹是光波发生衍射引起的，C正确。 6．下列有关光学现象的说法正确的是(　D　) A．沙漠中会出现“蜃景”现象，这是光的全反射现象 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉现象 C．肥皂泡在阳光照耀下会呈现彩色，这是光的衍射现象 D．光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象 【解析】 沙漠中会出现“蜃景”现象，这是光的折射现象，A错误；太阳光通过三棱镜，由于各种色光的折射率不同，会发生色散形成彩色光谱，B错误；肥皂泡在阳光照耀下呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，C错误；光都会有衍射现象，当光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，D正确。 7．(多选)中国科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得诺贝尔生理学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是(　AC　) A．将入射光由可见光换成X射线，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，衍射条纹间距变窄 【解析】 单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式Δx＝λ，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、λ为波长。将入射光由可见光换成X射线，波长λ变小，衍射条纹间距变窄，A正确；使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，B错误；换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变宽，D错误。 8．如图是用一复色(两种颜色