高中物理5 光的衍射当堂检测题

4.5 光的衍射

知识点01  光的衍射

1.光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物偏离直线传播的现象．

2．产生衍射现象的原因：单缝衍射是来自单缝的光波波阵面上无穷多个子波的相干叠加．从本质上讲，干涉和衍射并没有区别，但一般来说，人们常把几个分立光束的相干叠加叫做干涉；而把波阵面无穷多个子波的相干叠加叫做衍射．

【即学即练1】对光的衍射现象的定性分析，不正确的是(　　)

A． 光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象

B． 衍射条纹图样是光波相互叠加的结果

C． 光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据

D． 光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论

知识点02  衍射光栅

1.光栅：许多等宽的狭缝等距离地排列的光学元件．

2.光栅衍射的图样：是许多平行的明暗相间的条纹，减小缝间距离，则条纹间距增大；增多缝数，明暗条纹变得更为清晰．

【即学即练2】(多选)关于衍射光栅，下列说法正确的是(　　)

A． 衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的

B． 衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类

C． 透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝

D． 透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝

考法01  光的衍射

1．产生明显衍射现象的条件

在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象．

2．三种衍射现象

(1)单缝衍射：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，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹．

(2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的圆环．

(3)泊松亮斑：圆形障碍物的衍射现象．

各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清．若在单色光传播路径中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．

3．光的衍射现象和光的直线传播的关系

光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小的多时，光可以看成沿直线传播；当小孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显．

【典例1】(多选)关于衍射，下列说法中正确的是(　　)

A． 衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果

B． 双缝干涉中也存在着光的衍射现象

C． 一切波都很容易发生明显的衍射现象

D． 影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实

考法02  三种衍射图样的特点和比较

1.单缝衍射图样

(1)中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。

(2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。

(3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。

(4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。

2.圆孔衍射

(1)圆孔衍射

如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间圆环(衍射图样)。

(2)圆孔衍射的图样特征

①单色光的圆孔衍射图样：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，圆(亮)环亮度越低。

②白光的圆孔衍射图样：中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。

3.圆板衍射

(1)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，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。 

(2)形成泊松亮斑时，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。

(3)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。

【典例2】某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　)

A． B． 

C． D． 

考法03  单缝衍射与双缝干涉的比较

单缝衍射与双缝干涉的比较

【典例3】如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是(　　)

A． a、b是光的干涉图样

B． c、d是光的干涉图样

C． 形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短

D． c、d中央条纹为暗纹

题组A  基础过关练

一、单选题

1．在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这两种现象

A．都是光的衍射现象

B．都是光的干涉现象

C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象

D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象

2．一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是

A．圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象

B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象

C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象

D．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象

3．下列现象中属于光的衍射现象的是（　　）

A． B．

C． D．

4．一定能使水波通过小孔后，发生的衍射更不明显的方法是（   ）

A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率

B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率

C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率

D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率

5．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．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹

C．海市蜃楼现象 D．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹

6．我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（    ）．

A．比其他可见光更容易发生干涉

B．比其他可见光更容易发生衍射

C．比其他可见光的光子能量大

D．比其他可见光更容易发生光电效应

7．如图是使用相同的实验装置，分别用红光和蓝光做实验所得到的干涉、衍射图样．则红光的干涉图样是其中的

A． B．

C． D．

8．某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，使用激光器作光源，进行光的衍射实验，如图所示．则他在光屏上看到的条纹是下面图中的

A． B． C． D．

根据衍射条纹的特点进行判断，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄．

9．一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是（　　）

A．B．

C．D．

10．如图所示的实验装置，光屏上出现的图像是（　　）

A． B．

C． D．

11．利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是

A．甲对应单缝，乙对应双缝

B．甲对应双缝，乙对应单缝

C．都是单缝，甲对应的缝宽较大

D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大

二、多选题

12．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（　　）

A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄

B．使单缝宽度变大，衍射条纹间距变宽

C．换用频率较小的光照射，衍射条纹间距变宽

D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽

13．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（　　）

A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄

B．若单缝宽度变小，则衍射条纹间距变窄

C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽

D．当光的波长远小于缝的宽度时，也能产生明显的衍射现象

题组B  能力提升练

一、单选题

1．下列几种电磁波中，最能发生明显衍射现象的是（    ）

A．射线 B．X射线 C．红外线 D．无线电波

2．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．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强 D．海市蜃楼

3．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，则在孔后的屏上将先后出现的现象（遮住侧面光）（　　）

A．三角形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环

B．三角形光斑　圆形光斑　倒立的烛焰

C．倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环

D．三角形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰

4．关于干涉和衍射，正确的说法是（   ）

A．有的波能发生干涉现象，有的波能发生衍射现象

B．波具有衍射特性的条件，是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或小得多

C．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等

D．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大；振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小

5．下列四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样（灰黑色部分表示亮纹；保持缝到屏距离不变）．其中属于蓝光的衍射图样的是（   ）

A． B． C． D．

6．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为 0.05 mm 的窄缝，进行光的衍射实验，如图 所示，则他在光屏上看到的条纹是（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示的四种明暗相间的条纹，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（灰黑色部分表示亮纹）．则在下面四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　）

A．红蓝紫黄

B．红紫蓝黄

C．紫黄蓝红

D．黄紫红蓝

8．如图，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹（图中阴影表示亮条纹），则（　　）

A．图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹

B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹

C．双缝间距离越小，对应条纹间距越大

D．照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大

9．如图甲所示是利用圆锥形光学玻璃演示实验的现象，模型如图乙所示，一束白光从圆锥体玻璃（介质Ⅰ）底面垂直入射，圆锥体玻璃倒立在水平有机玻璃砖（介质Ⅱ）上表面，人眼在一侧进行观察，下列说法正确的是（　　）

A．人眼观察到的色散现象是由于光的衍射而产生的

B．人眼观察到介质Ⅰ中的色散的光经过介质Ⅱ表面反射回介质Ⅰ而产生的

C．介质Ⅰ上表面的光均能经过一次介质Ⅰ折射和介质Ⅱ反射到人眼

D．若用力将圆锥体向下挤压有机玻璃砖，产生的彩色条纹间距将不变

10．如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（　　）

A．bacd B．badc C．abcd D．abdc

11．下列说法正确的是(       )

A．全息照相利用了光的衍射现象

B．声源远离观察者时，听到的声音变得低沉，是因为声源发出的声音的频率变低了

C．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的

D．人们所见到的“海市蜃楼”现象，只有光的折射

12．关于下列四幅图的说法，正确的有________。

A．图甲是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹、下方为光的衍射条纹

B．图乙中飞快行驶的火车车厢中央发出一束闪光，地面上的人认为光同时到达前后壁

C．图丙中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中D摆的振幅最大

D．图丁为两列水波在水槽中产生的干涉图样，振动加强区域与减弱区域是交替出现的

13．如图所示为观察水面波衍射的实验示意图，CA、BD是挡板，它们之间有一窄缝，A、B分别为窄缝边缘的两点。S点表示波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长，已知A、B间的距离与波长相差不多，则波穿过窄缝之后（　　）

A．波纹之间距离变大

B．波的振幅变大

C．波仅在SA与SB两直线之间的扇形区域内传播

D．波能传播到SA、SB两直线外侧的区域

二、多选题

14．关于下列四幅图说法中，正确的有

A．甲图中电视机的遥控器是通过紫外线进行控制的

B．乙图的光纤通讯是利用全反射原理，其保密性比无线电波好

C．丙图中用标准平面检查光学平面的平整程度，是利用光的干涉原理

D．丁图为双缝干涉实验，若仅增大入射光的波长，则屏上相邻的亮条纹间距变小

15．如图所示，甲乙两幅图分別是a、b两束单色光经过同一狭缝后的衍射图样，则下列说法正确的是（）

A．在真空中，a光的波长比b光大

B．在同一介质中传播，a光的传播速度比b光快

C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多

D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射