4.5 光的衍射 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.5 光的衍射 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．甲、乙两图分别是红光的双缝干涉和单缝衍射实验图样。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是（　　） A．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小 B．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变大 C．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度不变 D．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变小 2．如图，某实验小组将一个曲率半径很大的球冠状凸透镜的凸面置于一平面玻璃之上，凸透镜上表面水平，在暗室内用单色光垂直照射凸透镜上表面时，从上向下看，观察到的图像是（　　） A.B．C． D． 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．光纤通信应用了光的全反射原理 B．单色光通过双缝后，在屏上形成等间距的明暗相间条纹，这是光的干涉现象 C．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的色散现象 D．乘客在高铁站台发现列车过站时的鸣笛声的音调由高变低，这是多普勒效应 4．（多选）如图所示，单色光ab分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃棱镜，两束光的出射点均为o点，并且在o点合成一复色光c，由此可知 （　　） A．在棱镜中a光的传播速度比b光的小 B．a光比b光更容易发生明显衍射现象 C．a光的频率比b光的低 D．a光的波长比b光的长 5．如图所示，让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)。 6．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。 B层 7．如图所示，水池中有一光源，发出的复色光在水面上分成1、2两束单色光，其中单色光1在水面发生全反射，单色光2在水面发生折射。下列说法正确的是（　　） A．池水对单色光1的折射率小于对单色光2的折射率 B．在真空中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C．用同一单缝做衍射实验，单色光2更容易观察到衍射现象 D．用同一双缝做干涉实验，单色光1在屏上的干涉条纹间距更宽 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．图①为两种不同频率的单色光通过水滴的光路图，若光分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距较小 B．图②中为在水面上振动的波源，为在水面上的两块挡板，要使处水也能发生振动，则波源的频率应该变小 C．图③是一个单摆做受迫振动时振幅与驱动力的频率的关系图，由此判断出该单摆摆长约为1m D．图④救护车向右运动的过程中，静止的两人听到警笛声的频率为 9．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． C层 10．为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由光和光组成的复色光，沿方向从上表面射入玻璃砖，入射角为。光和光折射后分别射到、点，如图所示，光在点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（    ） A．对玻璃的折射率光小于光 B．光由到所需时间为 C．通过同一单缝装置光的衍射现象更加明显 D．通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距大于光 11．（多选）在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，细光束在A点的入射角为30°，介质对a光的折射率n=，下列说法中正确的是 A．在该介质中，a光的传播速度比b光的传播速度小 B．a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏转角为30° C．当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光不能发生衍射现象 D．若由a光和b光组成的一束细光束从空气斜射向水中，在不断增大入射角时，a的折射光会先消失 12．什么是光的衍射现象？在什么情况下能观察到明显的光的衍射现象？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《 4.5 光的衍射 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A D ABD BCD C ABC B AB 1．A 【详解】干涉条纹的条纹等间距，由图可知图甲发生的是干涉现象，图乙发生的是衍射现象。 AB．根据可知，由于紫光的波长较小，所以不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小，故A正确，B错误； CD．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变大，故CD错误。 故选A。 2．D 【详解】A图为圆屏衍射形成的泊松亮斑，B图为圆孔衍射，亮纹间距逐渐增大，C图为单缝衍射图样，D图为牛顿环，亮纹间距逐渐减小，D项正确。 故选D。 3．ABD 【详解】A．光纤通信利用全反射传递光信号，故A正确； B．单色光通过双缝形成等间距明暗条纹是双缝干涉现象，故B正确； C．小圆板后方出现亮斑是光的衍射现象（泊松亮斑），而非色散，故C错误； D．列车驶过时鸣笛音调由高变低，是因波源与观察者相对运动导致的多普勒效应，故D正确。 故选ABD。 4．BCD 【详解】BCD．由题图可知，光线从半圆形玻璃棱镜射出空气时，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光的频率比b光的低，根据可知，a光的波长比b光的长，则a光比b光更容易发生明显衍射现象，故BCD正确； A．根据，由于棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，所以在棱镜中a光的传播速度比b光的大，故A错误。 故选BCD。 5．见解析 【详解】当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗。 6．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。 7．C 【详解】A．单色光1发生全反射，说明入射角相同的情况下，单色光1在空气中的折射角更大，故池水对单色光1的折射率更大，故A错误； B．在真空中，所有颜色的光的传播速度大小都一样，故B错误； C．折射率越大的单色光，波长越小，因此用同一单缝做衍射实验，单色光2更容易观察到衍射现象，故C正确； D．单色光1的折射率更大，波长更小，根据可知，用同一双缝做干涉实验，单色光2在屏上的干涉条纹间距更宽，故D错误。 故选C。 8．ABC 【详解】A．图①a光偏折程度更小，说明a光折射率更大、频率f更高，由可知波长更短；根据双缝干涉条纹间距公式 可知波长越长，条纹间距越大，因此a光的相邻亮条纹间距应更小，故A正确； B．图②中要使A处振动，则需要波的衍射更加明显才行，波源频率f变小，根据（同一介质中波速v不变） 可知频率越小、波长越长，则波的衍射更加明显，故B正确； C．图③为单摆受迫振动的共振曲线，共振时驱动力频率等于单摆固有频率。图像可知单摆固有频率等于0.5Hz，则单摆周期为T=2s，根据 解得摆长，故C正确； D．图④中救护车向右运动，根据多普勒效应：声源靠近观察者时，观察者接收到的频率升高；远离时，频率降低。因此B（远离）听到的频率小于A（靠近）听到的频率，即，故D错误。 故选ABC。 9．(1)四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小  (2)白色 【详解】（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． (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仍为白色 思路分析：根据明显衍射现象的条件可以进行判断 试题点评：考查学生对明显衍射条件的掌握 10．B 【详解】A．a光的偏转角度比b光大，所以对玻璃的折射率a光大于b光，故A错误； B．如图所示 在O点根据折射定律得 在B点发生全反射 根据几何知识 解得 a光由O到B所需时间为 解得 故B正确； C．a光的折射率大于b光，则a光频率大于b光频率，由 a光波长小于b光波长。通过同一单缝装置b光的衍射现象更加明显，故C错误； D．由双缝干涉条纹间距 a光波长小于b光波长，通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距小于光，故D错误。 故选B。 11．AB 【详解】A、在A点可见，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由v=c/n得知，在该介质中，a色光的传播速度比b色光的传播速度小，故A正确； B、细光束在A点的入射角为30°，介质对a光的折射率n=，可知在A点的折射角是45°，由几何关系可知ΔAOC是等腰直角三角形，可知，在C点的入射角是45°，根据光路可逆性可知，在C点的拆解角是30°，如图所示，由几何关系可知a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏转角为θ=30°，故B正确； C、当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光能发生明显的衍射现象，故C错误； D、光从空气射向水中，不可能发生全反射，a光的折射光不会消失，故D错误． 12．见解析 【详解】光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射，光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。 根据波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，可知，当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小会发生明显的衍射现象。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $