4.5光的衍射 课时优化作业 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.5光的衍射—高二物理人教版（2019）选择性必修第一册课时优化作业 1.有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物体能使被照物体产生的热效应大大降低，从而被广泛应用。这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜（如氟化镁），该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，从而使热效应大大降低，该冷光灯的原理中没有用到( ) A.光的干涉 B.光的衍射 C.光的反射 D.光的折射 2.下列属于光的衍射现象的是( ) A.水面上树的倒影 B.光在不透明圆盘后的影的中心出现一个亮斑 C.肥皂膜在阳光下形成彩色条纹 D.光信号在光纤中传播 3.关于双缝干涉和单缝衍射实验，下列说法正确的是( ) A.用同一个单缝衍射装置做实验，入射光频率越高，中央亮纹越宽 B.用同一个双缝干涉装置做实验，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大 C.在光的单缝衍射实验中，单缝越宽，衍射现象越不明显 D.用复色光照射双缝或单缝，在光屏上看不到条纹 4.下列关于光的干涉的说法错误的是( ) A.光的干涉实验最早是托马斯·杨成功完成的 B.光会发生干涉说明光是一种波 C.可以利用薄膜干涉原理对镜面的平滑度进行检测 D.在所有条件相同的前提下，蓝光比红光相邻两条亮条纹距离长 5.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化关系，可能正确的是( ) A.薄膜层的厚度随坐标x增大而减小 B.薄膜层的厚度随坐标x增大而均匀增大 C.薄膜层厚度的变化率不随坐标x变化而变化 D.薄膜层厚度的变化率随坐标x增大而逐渐增大 6.甲图是用激光水平照射竖直圆珠笔中的小弹簧得到的衍射图样，它和乙图的DNA双螺旋结构的X射线衍射图样非常相似，我们常用衍射图样来分析事物的形状结构。请根据单缝衍射的实验规律，分析激光通过下列哪个小孔可得到丙图衍射图样( ) A. B. C. D. 7.光学既是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景，下列关于光学现象的说法中正确的是( ) A.“泊松亮斑”是圆孔衍射结果 B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理 C.双缝干涉实验中，若只增大双缝的间距，则干涉条纹间距变大 D.汽车前窗玻璃使用偏振片是为了增加透射光的强度 8.用同一套装置对红光和紫光分别进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图所示.下列说法正确的是( ) A.甲光线是红光，乙光线是紫光 B.遇到同样的障碍物，甲光线更容易发生衍射 C.甲乙两光线射入同一介质，甲光线在介质中传播的速度比乙光线小 D.发生全反射时，甲光线的临界角比乙光线的大 9.下列有关光现象的说法中正确的是( ) A.在光的衍射现象中缝的宽度d越小，衍射现象越明显；入射光的波长越短，衍射现象越明显 B.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄 C.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，光的偏振现象说明光是一种纵波 10.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，下列说法正确的是( ) A.甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆盘衍射 B.乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心确实有这个亮斑 C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的 D.发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里 11.下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断，下列正确的是( ) A.甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑” B.甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样 C.丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样 D.丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样 12.晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则( ) A.树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率 B.飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边 C.若有两列水波在水面上相互叠加时，必然能形成干涉图样 D.当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能发生明显的衍射现象 13.用同一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的双缝干涉实验，获得的双缝干涉条纹分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是( ) A.甲光的波长比乙光的波长短 B.对同一种介质，甲光的折射率小于乙光的折射率 C.从同种介质射向空气，甲光发生全反射的临界角大于乙光 D.遇到同一障碍物，乙光比甲光更容易发生明显的衍射现象 14.下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，正确的是( ) A.3D电影是利用了光的偏振现象 B.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象 C.日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰 D.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 15.1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别完成了电子束衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。图甲是该实验装置的简化图，图乙为实验得到的衍射图样，下列说法正确的是( ) A.亮条纹是电子到达概率大的地方 B.该实验说明物质波理论是正确的 C.该实验再次说明光子具有波动性 D.该实验说明实物粒子具有波动性 答案以及解析 1.答案：B 解析：根据题意可知，没有用到光的衍射现象，B正确。 2.答案：B 解析：A.水面上树的倒影属于光的反射现象，故A错误； B.光在不透明圆盘后的影的中心出现一个亮斑属于光的衍射现象，故B正确； C.肥皂膜在阳光下形成彩色条纹属于光的干涉现象，故C错误； D.光信号在光纤中传播是利用了光的全反射，故D错误。故选B。 3.答案：C 解析：用同一个单缝衍射装置做实验，入射光频率越高，波长越短，则中央亮纹越窄，A错误；蓝光的波长小于红光的波长，用同一个双缝干涉装置做实验，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，B错误；在光的单缝衍射实验中，单缝越宽，衍射现象越不明显，C正确；用复色光照射双缝或单缝，在光屏上能看到条纹，D错误。 4.答案：D 解析：A.光的干涉实验最早是托马斯·杨成功完成的，故A正确； B.干涉是波特有的现象，所以光会发生干涉说明光是一种波，故B正确； C.利用薄膜干涉原理对镜面的平滑度进行检测，故C正确； D.根据双缝干涉条纹间距表达式 得在所有条件相同的前提下，蓝光比红光相邻两条亮条纹距离短，故D错误。 本题选择错误选项，故选D。 5.答案：A 解析：用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，两列反射光的光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差为时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度时对应的条纹为亮条纹，相邻的两个亮条纹处薄膜厚度相差，由图知从左向右条纹的间距逐渐增大。 A.若薄膜层的厚度随坐标x增大而减小，且薄膜层厚度的变化率随坐标x增大而逐渐减小，则条纹会如图所示，从左向右条纹的间距逐渐增大，故A正确； BC.若薄膜层厚度的变化率不随坐标x变化而变化，即薄膜层的厚度随坐标x均匀变化时，则条纹间距应不变，故BC错误； D.若薄膜层厚度的变化率随坐标x增大而逐渐增大，则条纹间距会从左向右逐渐减小，故D错误。 故选A。 6.答案：A 解析：根据单缝衍射的实验规律：当缝调到很窄时，亮条纹的亮度有所降低，宽度反而增大。丙图衍射图样中间的亮斑呈扁平状，可知激光通过的小孔左右较窄，上下较宽，故A正确，BCD错误。 故选A。 7.答案：B 解析：A.“泊松亮斑”是小圆盘衍射结果，故A错误； B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理，故B正确； C.双缝干涉实验中，根据 若只增大双缝的间距d，则干涉条纹间距变小，故C错误； D.汽车前窗玻璃使用偏振片是为了夜间行车时，减弱对面汽车发出的强光，故D错误。 故选B。 8.答案：C 解析：由题图及双缝干涉公式可知，乙光的波长大于甲光的波长，故乙光线是红光，甲光线是紫光，A错误；当障碍物的尺寸与光的波长接近时，更容易发生衍射现象，故乙光线更容易发生衍射，B错误；甲乙两光线射入同一介质，由可知，折射率小的光线，传播速度大，红光折射率小，故红光传播的速度大，C正确；当发生全反射时，由可知，红光折射率小，故红光的临界角大，D错误. 9.答案：C 解析：A.根据发生明显衍射的条件可知，在光的衍射现象中缝的宽度d越小，衍射现象越明显；入射光的波长越长，衍射现象越明显。故A错误； B.根据 可知，若仅将入射光由绿光改为红光，则入射光的波长变大，干涉条纹间距变宽。故B错误； C.光导纤维是利用全反射原理制成的，根据发生全反射的条件可知，光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，才能发生全反射。故C正确； D.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，光的偏振现象说明光是一种横波。故D错误。 故选C。 10.答案：D 解析：A.乙图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆盘衍射，故A错误； B.乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但泊松认为这是非常荒谬的，后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误； C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C错误； D.发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。 故选D。 11.答案：AD 解析：AB.“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”无阴影。所以甲图是小子孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”。故A正确；B错误； CD.干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮。所以丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样。故C错误；D正确。 故选AD。 12.答案：AD 解析：A.根据做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力的频率，可知树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率，故A正确； B.飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边，而是在自身的平衡位置上下振动，故B错误； C.若有两列水波在水面上相遇叠加时，不一定产生干涉图样，还与两列水波的频率有关，故C错误； D.根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象最明显。所以当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能够发生明显的衍射现象，故D正确。 故选AD。 13.答案：BC 解析：根据干涉条纹间距公式，可知甲、乙的L和d均相等，甲光的条纹间距大于乙光，则甲的波长长，A错误；甲、乙相比，甲光的波长长，折射率小，B正确；根据全反射临界角公式，甲光的折射率小，故甲光发生全反射的临界角更大，C正确；障碍物的尺寸与波长相当或者更小时，更容易发生衍射，因为甲的波长长，所以甲光更容易发生明显的衍射现象，D错误。 14.答案：ACD 解析：A.3D电影是利用了光的偏振现象，A正确； B.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，B错误； C.日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰，C正确； D.激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的亮度高，能在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量的特点，故D正确。 故选ACD。 15.答案：ABD 解析：由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗条纹是电子到达概率小的地方，故A正确；电子是实物粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故BD正确，C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$