高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册光的衍射习题

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基础导学
要点一、光的衍射
1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方．这就是光的衍射现象．
2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹．
3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显．
要点二、衍射光栅
1．构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件．
2．增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加．
3．种类：透射光栅和反射光栅．
要点突破
突破一：光的衍射
1.单缝衍射
(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹.中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹.
(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大.
2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环.如图所示.

3.圆板衍射(泊松亮斑)
(1)若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑.衍射图样如图所示.
(2)中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环.
突破二：单缝衍射与双缝干涉的比较
1.不同点
(1)产生条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(单缝衍射：只要狭缝足够小,双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加))
(2)图样eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(单缝衍射的图样是中央为最宽最亮的亮条纹，两侧亮条纹变暗变窄,双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹))
2.相同点
(1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果.
(2)都是波特有的现象，表明光是一种波.
典例精析
题型一：单缝衍射和小孔衍射图样
例一．在下列情况中，发生的是光的哪一种现象，说法错误的是（ ）
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象
B．增透膜是利用的是光的干涉现象制成的
C．炎热夏日，干燥的柏油马路上看上去有水，能显示车辆的倒影，是光的全反射现象
D．阳光下的肥皂泡泡会出现彩色花纹是光的偏振现象
变式迁移1：如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点（黑色为亮条纹，a图样的亮纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽）可以得出的正确结论是（ ）
A．a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样
B．a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D．形成b图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
题型二：衍射条件
例二．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（ ）
A．此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性
B．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
C．若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D．若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大
变式迁移2：如图所示，两束光线甲和乙分别射到同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示，将这两束光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿方向射出，下列说法正确的是（ ）
A．甲光的频率较低，乙光的频率较高
B．A光与甲光对应，B光与乙光对应
C．分别让A、B光通过同一单缝，在同一光屏上A光的条纹宽度大于B光的条纹宽度
D．A光在玻璃中传播速度大，B光在玻璃中传播速度小
题型三：光的干涉与衍射的联系
例三．如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光、b光和c光，下列说法正确的是（ ）
A．c光可能是红光
B．在玻璃三棱镜中c光的速度大于a光的速度
C．b光的波长大于a光的波长
D．a光比c光更容易发生衍射
变式迁移3：如图，一束细白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对这三种单色光的折射率满足
B．在真空中传播的速度的关系是
C．分别通过同一双缝干涉装置产生的条纹间距关系满足
D．当遇到同一小圆孔，c光能发生明显的衍射现象，但光不能发生衍射现象
强化训练
选择题
1．下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
2．在杨氏双缝干涉实验装置中，用红光做实验，在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹．若将若将其中一条缝挡住，另一条缝仍然可以通过红光，缝很窄。那么在屏上将看到（ ）
A．形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹
B．形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹，只是间距变窄了
C．形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹
D．没有条纹，只是一片红光
3．在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是（ ）
A．很大的透明圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明的圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
4．如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及绿光、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)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（ ）
黄绿红紫B．黄紫红绿C．红紫黄绿D．红绿黄紫
5．关于光的衍射和干涉，下列说法正确的是（ ）小
A．只有当光的波长比圆孔的直径大时，才可以产生衍射现象
B．衍射现象的研究表明“光沿直线传播”是错误的
C．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D．用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象
6．以下说法中正确的是（ ）
A．波要发生衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象
B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C．波长越短的波，越容易发生明显的衍射
D．只有波才有衍射现象
7．如图所示，两束光线甲和乙分别射到同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示，将这两束光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿方向射出，下列说法正确的是（ ）
A．甲光的频率较低，乙光的频率较高
B．A光与甲光对应，B光与乙光对应
C．分别让A、B光通过同一单缝，在同一光屏上A光的条纹宽度大于B光的条纹宽度
D．A光在玻璃中传播速度大，B光在玻璃中传播速度小
8．物理原理在生活中有着许多应用，下列关于物理现象或物理原理应用的描述，错误的是（ ）
A．平直道路上有一系列的减速带，汽车通过减速带的速度越大，振动越剧烈
B．测量星球上发出的光波频率可以判断星球的靠近或远离是利用多普勒效应
C．一束激光照射在足够小的障碍物上，其后方屏幕上出现光斑，这是光的衍射现象
D．医学上的内窥镜，其核心部件光缆能传输光信号是利用光波的全反射
9.如图所示，一束复色光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束单色光，则下列说法正确的是（ ）
A．在半圆形玻璃砖中，b光的传播时间小于a光的传播时间
B．现将入射光绕O点在纸面内逆时针转动，则a光先消失
C．遇到障碍物时，a光更容易发生明显的衍射现象
D．分别用a、b两束光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距