人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射测试题

4.5光的衍射提升优化（含解析）

一、单选题

1.关于光的本质下列说法正确的是（   ）           

A. 在光电效应现象中，光不具有波动性

B. 在光的干涉、衍射现象中，光不具有粒子性

C. 在任何情况下，光都既具有波动性、同时又具有粒子性

D. 光的波动性和粒子性是相互矛盾的

2.下列四种电磁波中，最容易表现衍射现象的是（     ）           

A. 红外线                               B. 紫外线                               C. 无线电波                               D. γ射线

3.下列现象中，属于光的衍射现象的是（   ）

A. 通过一狭缝观察日光灯可看到彩色条纹               B. 日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹

C. 一束白光通过三棱镜形成彩色光带                      D. 雨后天空出现彩虹

4.一束单色光由空气斜射入水中，始终保持不变的是该光的（   ）

A. 速度                                  B. 波长                                  C. 频率                                  D. 传播方向

5.X射线（　　）

A. 不是电磁波         B. 具有反射和折射的特性         C. 只能在介质中传播         D. 不能发生干涉和衍射

6.下列现象属于波的衍射现象的是（）

A. 在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声                   B. “空山不见人，但闻人语响”

C. “余音绕梁，三日而不绝”                                    D. 夏日的雷声有时轰鸣不绝

7.对于单缝衍射现象，下列说法正确的是（）

A. 缝的宽度d越小，衍射条纹越亮                           B. 缝的宽度d越大，衍射现象越明显

C. 缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线         D. 入射光的波长越大，衍射现象越明显

8.在单缝衍射实验中，中央亮条纹的最宽最亮．假设现在只让一个光子通过单缝，下列说法正确的是（）

A. 该光子一定落在中央亮条纹处                             B. 该光子一定落在亮条纹处

C. 该光子可能落在暗条纹处                                    D. 该光子不确定落在哪里，所以不具备波动性

9.以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到（   ）           

A. 黑白相间的条纹，这是光的干涉                         B. 黑白相间的条纹，这是光的衍射

C. 彩色的条纹，这是光的干涉                                D. 彩色的条纹，这是光的衍射

10.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. a图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径                B. a图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径

C. b图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径               D. b图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径

11.关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是(   )  

A. 四个实验产生的条纹均为干涉条纹.                              B. 甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹

C. 丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大.     D. 丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹

12.利用金属晶格（大小约10-10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U  ， 普朗克常量为h  ， 则下列说法中不正确的是  (   )           

A. 该实验说明电子具有波动性

B. 实验中电子束的德布罗意波长为

C. 加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显

D. 若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显

13.下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是错误的（   ）           

A. 用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理

B. 光的偏振证明了光是横波

C. 通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致

D. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄

14.关于下列四图，以下说法正确的是(   )．

1.  甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样           

 在乙漫画中，由于光的折射，鱼的实际位置比人看到的要深一些

2. C. 丙图为一束含有红光、紫光的复色光c，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心O点射出，分为a、b两束光，则用同一装置做双缝干涉实验时，用a光要比用b光条纹间距更大          

D. 丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是60°

15.对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是（  ）           

A. 在相同介质中，绿光的折射率最大                      B. 红光的频率最高

C. 在相同介质中，蓝光的波长最短                         D. 黄光光子的能量最小

16.一列声波在空气传播的过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况可以使衍射现象更明显（   ）

A. 增大障碍物的尺寸，同时增大波的频率               B. 增大障碍物的尺寸，同时缩小波的频率

C. 缩小障碍物的尺寸，同时增大波的频率               D. 缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率

二、综合题

17.用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？   

（1）小孔的直径为1cm；   

（2）小孔的直径为1mm；   

（3）小孔的直径为0.5μm．   

18.如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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）．则在下面的四个图中说明： 

（1）干涉图样的是________（填A ．B ．C ．D）   

（2）衍射图样的是________（填A ．B ．C ．D）   

（3）从左到右的色光ABCD顺序是________．   

19.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）试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。

答案解析

一、单选题

1.【答案】 C  

【解析】A．在光电效应现象中，光体现粒子性，同时也具有波动性，A不符合题意；

B．在光的干涉、衍射现象中，光体现波动性，同时也具有粒子性，B不符合题意；

C．由于光具有波粒二象性，则在任何情况下，光都既具有波动性、同时又具有粒子性，C符合题意；

D．光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，D不符合题意。

故答案为：C。

2.【答案】 C  

【解析】在上述电磁波中，无线电波的波长最大，所以最容易表现出衍射现象，C符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C

3.【答案】 A  

【解析】解：A、通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹，是光绕过障碍物传播的现象，故属于光的衍射现象，而之所以看到彩色条纹，是由于不同的色光波长不同发生叠加造成的，故A正确；

B、日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，故B错误；

C、一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；

D、雨后天空出现彩虹属于光的折射现象，故D错误；

故选：A．

【分析】光的衍射是指光绕过障碍物传播的现象，只有当障碍物尺寸或缝宽与波长相差不大或小于波长时会明显发生，通过单缝时衍射条纹是中间亮纹最宽最亮，两次宽度和亮度都是逐渐递减．

4.【答案】 C  

【解析】解：A、单色光由空气斜射入水中，速度要减小，故A错误．

BC、光的频率由光源决定，与介质无关，所以单色光由空气斜射入水中时频率保持不变，波速减小，由v=λf知波长减小，故B错误，C正确．

D、单色光由空气斜射入水中时要发生折射，传播方向发生改变，故D错误．

故选：C

【分析】单色光在介质中的传播速度与介质的性质有关，频率由光源决定，波长由介质和光源共同决定，根据各个量的决定因素分析．

5.【答案】 B  

【解析】X射线属于电磁波的一种，它具有波的一切性质，如反射、折射、干涉及衍射等；它可以在真空中传播；

故只有B正确，ACD错误；

故选：B．

【分析】解答本题应明确X射线为电磁波的一种，它具有电磁波的一切性质．

6.【答案】 B  

【解析】A、空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的反射现象，故A错误．

B、波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象叫做波的衍射，“空山不见人，但闻人语响”是声波的衍射现象．故B正确．

C、“余音绕梁，三日而不绝”，是声波的反射，故C错误；

D、雷声有时轰鸣不绝，也是声波的反射，故D错误．

故选：B．

【分析】衍射又称为绕射，波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象．衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大．

7.【答案】 D  

【解析】A、缝的宽度d越小，衍射条纹越宽，但亮度变暗．故A错误；

B、缝的宽度d越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，故B错误；

C、缝的宽度d越小，光的传播路线越偏离直线，故C错误；

D、入射光的波长越短，衍射条纹越小，衍射现象越不明显；入射光的波长越大，衍射现象越明显．故D正确；

故选：D

【分析】要使发生明显的衍射现象，必须使得孔或阻碍物的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大．

8.【答案】 C  

【解析】根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但由题意知中央亮条纹，故概率最大落在中央亮纹处，也有可能落在暗纹处，但是落在暗纹处的几率很小，综上所述，只有C的叙述准确，故ABD错误，C正确．

故选：C．

【分析】首先知道光是概率波，根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的．

9.【答案】 D  

【解析】AC．由题可知该现象为光的衍射现象，AC不符合题意；

BD．线状白炽灯发出的光是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和间距都不相同，因此各单色光的亮条纹或暗条纹不能完全重叠在一起，所以形成彩色条纹，B不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

 【分析】当光的传播受到限制后，传播方向会发生偏着，即衍射，当孔的大小与波长相近时，衍射现象比较明显。

10.【答案】 A  

【解析】BD.因为干涉图样为等宽度的亮暗条纹，a图是衍射图像，所以BD不符合题意；

AC.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，故答案为：项A符合题意B不符合题意。

故答案为：A。

 【分析】利用干涉和衍射图像的特点可以判别对应的图像和直径的特点。

11.【答案】 D  

【解析】A项：甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，A不符合题意；

B项：甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，B不符合题意；

C项：根据干涉条纹间距公式 ，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，那么频率越短，C不符合题意；

D项：丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，且通过单缝，则为光的衍射条纹，D符合题意。

故答案为：D

 【分析】丁图是单缝衍射条纹；甲乙由于空气层不均匀所以条纹间距不相等；条纹间距大，光的波长大小频率则比较小。

12.【答案】 D  

【解析】A、该实验观察电子的衍射图样，衍射现象说明粒子的波动性，A不符合题意；

B、电子束通过电场加速，由动能定理可得： ，故有： ，所以，实验中电子束的德布罗意波的波长为： ，B不符合题意；

C、由B可知：加速电压U越大，波长越小，那么，衍射现象越不明显，C不符合题意；

D、若用相同动能的质子替代电子，质量变大，那么粒子动量 变大，故德布罗意波的波长 变小，故衍射现象将不明显，D错误，符合题意。

故答案为：D

 【分析】当光的传播受到限制后，传播方向会发生偏着，即衍射，当孔的大小与波长相近时，衍射现象比较明显。

13.【答案】 C  

【解析】A． 用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A正确，不符合题意；

B． 光的偏振是光沿特定方向振动且与传播方向相垂直，则光的偏振说明是一种横波，B正确，不符合题意；

C． 通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，这是光的衍射现象，C错误，符合题意；

D． 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长变短，则条纹间距变窄，D正确，不符合题意。

故答案为：C。

 【分析】两只铅笔的夹缝看到的彩色条纹是光的衍射现象；波长变短时条纹间距变小。

14.【答案】 B  

【解析】A.中央条纹宽，是单缝衍射的图样。A不符合题意。

B.光从空气射入水中发生折射时，入射角大于折射角，鱼的实际位置比人看到的要深。B符合题意。

C.紫光的折射率比红光大，相同入射角，当光从玻璃射入空气时，紫光的折射角大，a光束是紫光，b光束是红光。红光的波长长，干涉条纹间距大。C不符合题意。

D.光从玻璃射入空气里时入射角小于折射角，故其入射角是30°．D不符合题意；

故答案为：B。

【分析】图乙可以利用光的折射画图求解，需要注意的是人的眼睛总是认为光是沿直线传播的。

15.【答案】 C  

【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质，频率不变，B错。由色散现象，同一介质对频率大的光折射率大，A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C正确。频率大，光子能量大，红光光子的能量最小，D错。

【分析】根据能量子的关系式分析。

16.【答案】 D  

【解析】解：波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v=λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确．

故选：D

【分析】要使发生明显的衍射现象，必须使得孔或阻碍物的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大．

二、综合题

17.【答案】 （1）解：小孔的直径大小决定屏上的现象．当孔的直径较大，比光的波长大得多时，光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相比时，光的衍射现象明显． 

当圆孔的直径为1cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑．这是光沿直线传播的结果

（2）解：当圆孔的直径为1mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像．这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果

（3）解：当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹．这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生明显衍射的结果  

【解析】【分析】用点光源S照射小孔，当小孔直径较大时光直线传播，随着孔直径的逐渐减小，光会产生衍射现象，形成明暗相间的同心圆环．

18.【答案】 （1）AC

（2）BD

（3）红光、紫光、蓝光、黄光  

【解析】解：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故从左边两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距△x= λ可知波长λ越大，△x越大，故A第一个是红光，C是蓝光． 

单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故D为黄光单缝衍射图样．

故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．

故答案为：（1）AC；（2）BD；（3）红光、紫光、蓝光、黄光．

【分析】根据双缝干涉条纹间距△x= λ可判定哪个图样是双缝干涉，它们的波长又有什么关系；根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大，越向两侧宽度越小，而波长越大，中央亮条纹越粗进行判断．

19.【答案】 （1）从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小。

（2）图丁中中央 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，中央条纹即为白色。

【解析】【分析】如何分析干涉、衍射图样

在分析干涉、衍射图样时，主要注意图样条纹宽度的情况:若条纹宽度相等，则是干涉条纹;若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹。