6. 光的衍射和偏振（分层作业）物理教科版2019选择性必修第一册

6． 光的衍射和偏振 一、单选题 1．如图所示的四个图样中哪个是著名的泊松亮斑（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】B．泊松亮斑为光绕过不透光的圆盘而在圆盘阴影中心形成的一个亮斑，其图样周围还有明暗相间的圆环，故B正确。 ACD．题图A小孔较大，没有发生明显的衍射。题图D小孔较小，发生了小孔衍射。题图C为干涉条纹，故ACD错误。 故选B。 2．如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为，空气中光速，，下列说法正确的是（　　） A．光线射入水中波长不变 B．进入镜头的光线与竖直方向的夹角最大为 C．拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，可在照相机镜头前加一增透膜 D．水上景物的像将集中在一个倒立的圆锥内 【答案】D 【详解】A．光线由水上射入水中时，光的频率不变，光速减小，根据可知，光线射入水中波长变小，故A错误； B．当光线在水面的入射角为时，水中光线与竖直方向夹角达到最大值，即临界角C，且 即，故B错误； C．拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，可在照相机镜头前加一偏振片，故C错误； D．光从空气中折射进入水中再进入镜头，所以水上景物的像将集中在一个倒立的圆锥内，故D正确。 故选D。 3．如图所示，某同学用激光笔做双缝干涉实验，他先后用发红光和发绿光的激光笔从左侧照射双缝，都能在右侧光屏上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．光屏上中央条纹宽度最大 B．光屏上中央条纹为暗条纹 C．用发红光的激光笔照射时相邻亮条纹中心间距更大 D．挡住一个缝照射，光屏上的条纹等间距分布 【答案】C 【详解】AB．光屏上中央到双缝距离相等，所以光屏上中央条纹为亮条纹，干涉条纹是等间距等宽的条纹，故AB错误； C．由，可知发红光的激光笔照射时相邻亮条纹中心间距更大，故C正确； D．挡住一个缝照射，发生衍射，光屏上的条纹不再等间距分布，故D错误。 故选C。 4．如图所示，透过两块偏振片P、Q观察灯光。初始状态下，两个偏振片的透振方向平行。保持偏振片P不动，使偏振片Q以角速度按照图示方向匀速旋转，能观察到连续两次光强最大的时间间隔为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】当偏振片Q再次转到与偏振片P的透振方向平行时，能再次观察到最大光强，故能观察到连续两次光强最大的时间间隔。 故选B。 5．进行单缝衍射和双缝干涉实验时，下列说法符合实验事实的是（    ） A．用红光做双缝干涉实验，光屏上相邻两条亮条纹的距离比用蓝光做实验时，相邻两条亮条纹的距离窄 B．用红光做单缝衍射实验，若仅减小缝宽，产生的中央亮纹将变窄 C．用白光做双缝干涉实验，光屏上会产生彩色条纹 D．增大光源到双缝的距离，光屏上相邻两条亮条纹的距离将变大 【答案】C 【详解】A．根据条纹间距公式，由于红光的波长大于蓝光的波长，所以用红光做双缝干涉实验，光屏上相邻两条亮条纹的距离比用蓝光做实验时，相邻两条亮条纹的距离宽，故A错误； B．单缝衍射中，缝宽减小时，中央亮纹会变宽（衍射更明显），故B错误； C．白光含多种波长的光，干涉后各色光条纹间距不同，所以光屏上会产生彩色条纹，故C正确； D．根据条纹间距公式，可知增大光源到双缝的距离，光屏上相邻两条亮条纹的距离不变，故D错误。 故选C。 6．如图甲所示，一顶角较大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的条纹；如图乙所示，用一个曲率半径很大的凸透镜与一个平面玻璃接触，单色光从上方垂直射向凸透镜的上表面时，可看到一些明暗相间的单色圆圈，下列说法正确的是（　　） A．甲图是干涉现象，乙图是衍射现象 B．甲图的条纹是以顶点为圆心的同心圆，且边缘疏、中间密 C．乙图的条纹是由夹在透镜和平面玻璃间的空气层的上、下表面的两束反射光线干涉产生的 D．乙图的条纹疏密均匀，若把乙图的入射光由红色换成紫色，则观察到的条纹数会减小 【答案】C 【详解】A．甲、乙两图的本质均是薄膜干涉现象，故A错误； B．甲图中圆锥形玻璃体与标准板的距离是均匀变化的，所以条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，故B错误； C．乙图的条纹是由夹在透镜和平面玻璃间的空气层的上、下表面的两束反射光线干涉产生的，故C正确； D．乙图的条纹中间疏、边缘密，若把乙图的入射光由红色换成紫色，波长减小，则条纹间距减小，条纹变密集，条纹数会增多，故D错误。 故选C。 7．如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，最后射到Q右侧的光屏上。P、Q可以从图示位置开始转动。下列说法正确的是（　　） A．白炽灯光为纵波 B．横波无法通过P C．Q旋转任意角度后光屏不会变亮 D．P、Q都旋转90°后光屏变亮 【答案】D 【详解】AB．光的偏振现象是横波特有的现象，当波的振动方向与P或Q的透振方向一致时，波能通过偏振片，故AB错误； C．Q旋转一定的角度，与P的透振方向平行时，光波依然能够通过偏振片，照亮光屏，故C错误； D．P、Q都旋转90°后，透振方向依然平行，光波可以通过偏振片照亮光屏，故D正确。 故选D。 8．下列有关光学现象的认识，说法中正确的是（　　） A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象 B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 C．泊松亮斑是光通过圆孔衍射时形成的 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样是光的衍射现象 【答案】A 【详解】A．光导纤维利用全反射原理传输光信号，故A正确； B．夹紧的笔杆缝隙观察到的彩色条纹是光的衍射现象，而非偏振，故B错误； C．泊松亮斑是光绕过障碍物（圆盘）产生的衍射现象，而非圆孔衍射，故C错误； D．油膜彩色图样由薄膜干涉形成的，而非光的衍射，故D错误。 故选A。 9．制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。原理与下列相同的是（　　） A．光导纤维 B．彩色肥皂膜 C．泊松亮斑 D．用偏振眼镜观看立体电影 【答案】B 【详解】制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色应用的是光的薄膜干涉； A．光导纤维利用的是光的全反射现象，A错误； B．彩色肥皂膜原理也是薄膜干涉，B正确； C．泊松亮斑是光的衍射现象，C错误； D．用偏振眼镜观看立体电影，原理是光的偏振现象，D错误。 故选B。 10．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． 【答案】C 【详解】AB．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距是相等的，应该是双缝干涉图样，不是单缝衍射图样，故AB错误； CD．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距特点是：中间亮条纹最宽、最亮，往两边条纹宽度逐渐减小，是单缝衍射图样，且由于红光波长比蓝光长，在单缝衍射中红光的条纹间距更大，所以C应该是红光单缝衍射的图样，D应该是蓝光单缝衍射的图样。故C正确，D错误。 故选C。 11．如图甲、乙所示，是两种光分别经过同一单缝衍射装置后得到的图像，根据图像可知甲、乙两种情形中（　　） A．甲光的粒子性更强 B．同一介质对甲光的折射率较小 C．乙光在玻璃中的传播速度比甲光大 D．乙光比甲光更容易发生明显衍射现象 【答案】B 【详解】ABC．甲衍射现象明显，故说明甲光比乙光波长长，根据 可得甲光比乙光频率小，则甲的折射率小，故甲光的粒子性弱；根据 可知在玻璃中的传播速度甲的速度较大，故AC错误，B正确； D．波长越长，衍射现象越明显，故甲光比乙光更容易发生明显衍射现象，故D错误。 故选B。 二、多选题 12．光学现象在生活中有着十分重要的应用。下列说法正确的是（　　） A．图甲为某单色光的单缝衍射图样，对同一单缝装置色光波长越长，中央亮条纹宽度越宽 B．图乙为双缝干涉的实验装置示意图，双缝间距越窄，条纹间距越小 C．若图丙中的薄片厚度变薄，条纹间距将变大 D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的干涉原理 【答案】AC 【详解】A．图甲为某单色光的单缝衍射图样，对同一单缝装置色光波长越长，中央亮条纹宽度越宽，故A正确； B．图乙为双缝干涉的实验装置示意图，根据可知，双缝间距越窄，条纹间距越大，故B错误； C．图丙中，设斜劈倾角为，根据几何关系可得 可得条纹间距 若图丙中的薄片厚度变薄，则变小，条纹间距将变大，故C正确； D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的偏振原理，故D错误。 故选AC。 13．如图所示的几个现象中，解释成因正确的是（　　） A．甲所示泊松亮斑是由于光的干涉而产生的一种光学现象 B．乙所示水中的气泡看上去特别明亮是因为部分光线在气泡的表面发生了全反射 C．丙所示在观看3D电影时，观众要戴上特制的眼镜，这是利用了光的偏振 D．丁所示竖直放置的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，这是由于光的折射造成的 【答案】BC 【详解】A．泊松亮斑是由于光的衍射产生的，而非干涉，故A错误； B．水中的气泡特别明亮，是因为部分光线在气泡表面发生全反射，故B正确； C．3D电影的特制眼镜利用了光的偏振原理，使左右眼看到不同偏振方向的图像，从而产生立体效果，故C正确； D．竖直肥皂膜的水平彩色横纹是由于光的干涉造成的，而非折射，故D错误。 故选BC。 14．如图所示的几个现象中，解释成因正确的是（　　） A．甲所示泊松亮斑是由于光的干涉而产生的一种光学现象 B．乙所示水中的气泡看上去特别明亮是因为部分光线在气泡的表面发生了全反射 C．丙所示在观看3D电影时，观众要戴上特制的眼镜，这是利用了光的偏振 D．丁所示竖直放置的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，这是由于光的干涉造成的 【答案】BCD 【详解】A．甲图所示为泊松亮斑，是由于光的衍射而产生的一种光学现象，故A错误； B．乙所示水中的气泡看上去特别明亮，是光从水射向气泡时发生了全反射造成的，故B正确； C．丙所示在观看3D电影时，观众要戴上特制的眼镜，这是因为光具有偏振特性，故C正确； D．竖直放置的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于发生了薄膜干涉，故D正确。 故选BCD。 15．如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与空气界面发生全反射。某激光分别射入由甲、乙两种液体形成的液束流中，已知甲的折射率比乙的大，则该激光（　　） A．在甲中的频率比在乙中的大 B．在甲中的速度比在乙中的小 C．在甲中的波长比在乙中的长 D．在甲中的全反射临界角比在乙中的小 【答案】BD 【详解】A．激光在不同介质中传播时，其频率不变，故A错误； B．根据，因甲的折射率比乙的大，则激光在甲中的速度比在乙中的小，故B正确； C．激光在真空中有，在介质中有 可得激光在介质中的波长为 甲的折射率大，因此甲的波长短，故C错误； D．根据，因甲的折射率比乙的大，则激光在甲中的全反射临界角比在乙中的小，故D正确。 故选BD。 16．光学知识在生活中有着广泛的应用，光学技术可以提高人们的生活质量和社会效率。关于下列四幅图所展示的光学现象，说法正确的是（　　） A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，中央亮条纹的宽度变大 B．图乙是利用光的干涉检查平整度，图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的 C．图丙中缓慢转动偏振片时，光屏上的光亮度发生变化，表明光是横波 D．用单色光照射图丁装置，产生的一系列单色圆环内疏外密 【答案】BCD 【详解】A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，波长变小，则中央亮条纹的宽度变小，故A错误； B．图乙是利用光的干涉检查平整度，根据干涉产生的条件，同一级亮条纹上的光程差相等，可知图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的，故B正确； C．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确； D．由于透镜表面是曲面，导致空气薄膜不均匀变化，根据光程差为波长的整数倍时是亮条纹，可知，干涉条纹是不等间距的，同心内疏外密的圆环状条纹，故D正确； 故选BCD。 17．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 【答案】AD 【详解】A．泊松亮斑是光在圆盘后的影的中心出现的一个亮斑，它是由光发生衍射造成的，故A正确； B．阳光经凸透镜后形成的亮斑是由光的折射形成的，故B错误； C．阳光下茂密树荫中的地面上的圆形亮斑是小孔成像造成的，故C错误； D．平行光照在一个障碍物上后，影子的轮廓模糊不清，这是光发生衍射造成的，故D正确。 故选AD。 三、填空题 18．如图所示为光的双缝干涉示意图，与两狭缝、距离相等，处亮纹为0级亮条纹，由向上分别为1级暗条纹、1级亮条纹、2级暗条纹……以此类推。某同学将两种不同波长的单色光、分别通过同一套双缝干涉装置，发现光干涉图样的2级亮纹中心与光干涉图样的2级暗纹中心正好位于屏上同一位置，则光所产生干涉图样的条纹间距 （选填“大于”“小于”或“等于”）光所产生干涉图样的条纹间距，且单色光、的波长之比 ，两束光中更容易发生衍射现象的是 （选填“光”或“光”）。 【答案】 小于 光 【详解】[1] 同一套双缝干涉装置中，光干涉图样的2级亮纹中心与光干涉图样的2级暗纹中心正好位于屏上同一位置，根据图可知光的条纹间距小。 [2] 设光干涉图样的2级亮纹中心与P点的距离为，则a光干涉图样相邻两明条纹或暗条纹之间的距离为 同理b光干涉图样相邻两明条纹或暗条纹之间的距离为 解得 [3] 波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小。可知光的波长越长，衍射现象越明显，所以b光更容易发生衍射。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 6． 光的衍射和偏振 一、单选题 1．如图所示的四个图样中哪个是著名的泊松亮斑（　　） A． B． C． D． 2．如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为，空气中光速，，下列说法正确的是（　　） A．光线射入水中波长不变 B．进入镜头的光线与竖直方向的夹角最大为 C．拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，可在照相机镜头前加一增透膜 D．水上景物的像将集中在一个倒立的圆锥内 3．如图所示，某同学用激光笔做双缝干涉实验，他先后用发红光和发绿光的激光笔从左侧照射双缝，都能在右侧光屏上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．光屏上中央条纹宽度最大 B．光屏上中央条纹为暗条纹 C．用发红光的激光笔照射时相邻亮条纹中心间距更大 D．挡住一个缝照射，光屏上的条纹等间距分布 4．如图所示，透过两块偏振片P、Q观察灯光。初始状态下，两个偏振片的透振方向平行。保持偏振片P不动，使偏振片Q以角速度按照图示方向匀速旋转，能观察到连续两次光强最大的时间间隔为（　　） A． B． C． D． 5．进行单缝衍射和双缝干涉实验时，下列说法符合实验事实的是（    ） A．用红光做双缝干涉实验，光屏上相邻两条亮条纹的距离比用蓝光做实验时，相邻两条亮条纹的距离窄 B．用红光做单缝衍射实验，若仅减小缝宽，产生的中央亮纹将变窄 C．用白光做双缝干涉实验，光屏上会产生彩色条纹 D．增大光源到双缝的距离，光屏上相邻两条亮条纹的距离将变大 6．如图甲所示，一顶角较大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的条纹；如图乙所示，用一个曲率半径很大的凸透镜与一个平面玻璃接触，单色光从上方垂直射向凸透镜的上表面时，可看到一些明暗相间的单色圆圈，下列说法正确的是（　　） A．甲图是干涉现象，乙图是衍射现象 B．甲图的条纹是以顶点为圆心的同心圆，且边缘疏、中间密 C．乙图的条纹是由夹在透镜和平面玻璃间的空气层的上、下表面的两束反射光线干涉产生的 D．乙图的条纹疏密均匀，若把乙图的入射光由红色换成紫色，则观察到的条纹数会减小 7．如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，最后射到Q右侧的光屏上。P、Q可以从图示位置开始转动。下列说法正确的是（　　） A．白炽灯光为纵波 B．横波无法通过P C．Q旋转任意角度后光屏不会变亮 D．P、Q都旋转90°后光屏变亮 8．下列有关光学现象的认识，说法中正确的是（　　） A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象 B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 C．泊松亮斑是光通过圆孔衍射时形成的 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样是光的衍射现象 9．制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。原理与下列相同的是（　　） A．光导纤维 B．彩色肥皂膜 C．泊松亮斑 D．用偏振眼镜观看立体电影 10．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． 11．如图甲、乙所示，是两种光分别经过同一单缝衍射装置后得到的图像，根据图像可知甲、乙两种情形中（　　） A．甲光的粒子性更强 B．同一介质对甲光的折射率较小 C．乙光在玻璃中的传播速度比甲光大 D．乙光比甲光更容易发生明显衍射现象 二、多选题 12．光学现象在生活中有着十分重要的应用。下列说法正确的是（　　） A．图甲为某单色光的单缝衍射图样，对同一单缝装置色光波长越长，中央亮条纹宽度越宽 B．图乙为双缝干涉的实验装置示意图，双缝间距越窄，条纹间距越小 C．若图丙中的薄片厚度变薄，条纹间距将变大 D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的干涉原理 13．如图所示的几个现象中，解释成因正确的是（　　） A．甲所示泊松亮斑是由于光的干涉而产生的一种光学现象 B．乙所示水中的气泡看上去特别明亮是因为部分光线在气泡的表面发生了全反射 C．丙所示在观看3D电影时，观众要戴上特制的眼镜，这是利用了光的偏振 D．丁所示竖直放置的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，这是由于光的折射造成的 14．如图所示的几个现象中，解释成因正确的是（　　） A．甲所示泊松亮斑是由于光的干涉而产生的一种光学现象 B．乙所示水中的气泡看上去特别明亮是因为部分光线在气泡的表面发生了全反射 C．丙所示在观看3D电影时，观众要戴上特制的眼镜，这是利用了光的偏振 D．丁所示竖直放置的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，这是由于光的干涉造成的 15．如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与空气界面发生全反射。某激光分别射入由甲、乙两种液体形成的液束流中，已知甲的折射率比乙的大，则该激光（　　） A．在甲中的频率比在乙中的大 B．在甲中的速度比在乙中的小 C．在甲中的波长比在乙中的长 D．在甲中的全反射临界角比在乙中的小 16．光学知识在生活中有着广泛的应用，光学技术可以提高人们的生活质量和社会效率。关于下列四幅图所展示的光学现象，说法正确的是（　　） A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，中央亮条纹的宽度变大 B．图乙是利用光的干涉检查平整度，图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的 C．图丙中缓慢转动偏振片时，光屏上的光亮度发生变化，表明光是横波 D．用单色光照射图丁装置，产生的一系列单色圆环内疏外密 17．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、填空题 18．如图所示为光的双缝干涉示意图，与两狭缝、距离相等，处亮纹为0级亮条纹，由向上分别为1级暗条纹、1级亮条纹、2级暗条纹……以此类推。某同学将两种不同波长的单色光、分别通过同一套双缝干涉装置，发现光干涉图样的2级亮纹中心与光干涉图样的2级暗纹中心正好位于屏上同一位置，则光所产生干涉图样的条纹间距 （选填“大于”“小于”或“等于”）光所产生干涉图样的条纹间距，且单色光、的波长之比 ，两束光中更容易发生衍射现象的是 （选填“光”或“光”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $