人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射测试题

第4.5课  光的衍射

解题要点梳理：

干涉条纹与衍射条纹的区别：

干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。

衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。

圆盘和小圆孔的衍射图样对比：

相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑。

不同点：①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小；

②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小；

③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。

基础巩固

1.（2022·全国·高二课时练习）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．要观察到光波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于光波波长

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

【答案】D

【详解】A．衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已；波要发生明显衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生明显衍射现象，A错误；B．要观察到光波明显的衍射现象，必须使缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟光波的波长相差不多，或者比光波的波长更小时，才能观察到光波的明显衍射现象，B错误；C．波长越短的波，越不容易发生明显的衍射，C错误；D．只有波才有衍射现象，D正确。故选D。

2.（2022·江苏南通·高二期中）下面是四种与光有关的事实，其中利用到光的衍射原理的是（　　）

A．用光导纤维传播信号

B．用白光照射单缝，在屏上看到彩色的条纹

C．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度

D．潜水员在水下看到岸上的景物都在一个倒立的圆锥里

【答案】B

【详解】A．光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的衍射无关，故A错误；B．用白光照射单缝，在屏上看到彩色的条纹是光的单缝衍射，故B正确；C．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用空气层的前后两面反射的光线在标准版的下表面叠加发生薄膜干涉形成干涉条纹，故C错误；D．潜水员在水下看到岸上的景物都在一个倒立的圆锥里是利用的光的折射原理，故D错误。故选B。

3.（2022·河南南阳·高二期末）下列说法正确的是（　　）

A．在水中的鱼竖直向上看空中的鸟时，看到的鸟将比鸟所处的实际位置低

B．雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的衍射现象

C．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射

D．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外套的大

【答案】D

【详解】A．景物的光斜射到水面上，由光发生反射的条件知，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，摄入水中鱼的眼睛，由于鱼的错觉认为光沿直线传播，逆光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故A错误；B．雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的干涉现象，故B错误；C．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全反射的缘故，故C错误；D．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤内芯的折射率比外壳的大，故D正确。故选D。

4.（2022·江苏·北大附属宿迁实验学校高二期中）如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（　　）

A．图乙是光的双缝干涉图样，图丙是光的衍射图样

B．遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将减小

C．照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距减小

D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹

【答案】A

【详解】A．双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故乙为双缝干涉图样，而衍射图样为中间宽两侧窄的特点，故图丙为光的衍射图样，故A正确；B．狭缝越小，衍射的范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度减小，其他条件不变，则衍射现象增强，图丙中亮条纹宽度将增大，故B错误；C．根据双缝干涉公式，可知当仅增加L时，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大，故C错误；D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即为暗条纹，故D错误。故选A。

5.（2022·全国·高二单元测试）下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是（　　）

A．皂液膜上的干涉 B．相机镜头涂有增透膜

C． 圆盘后呈现泊松亮斑 D．检查平面的平整程度

【答案】C

【详解】ABD.皂液膜上的干涉、相机镜头涂有增透膜、检查平面的平整程度都是利用光的干涉，故ABD不符合题意；C.圆盘后呈现泊松亮斑是光的衍射现象，故C符合题意。故选C。

6.（2022·山东·滨州市沾化区实验高级中学高二期中）下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确的是（    ）

A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用

B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”

C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物

D．丁图是衍射图像，其最明显的特征是条纹间距不等

【答案】ACD

【详解】A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱，故A正确；B．乙图是圆板衍射，被称为“泊松亮斑”，而小孔衍射的图样，不是“泊松亮斑”，故B错误；C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，海面下层空气温度比上层低，密度比上层大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小，从远处的景物发出的光线射向海面时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“蜃景”现象，那么上方是蜃景，下方是景物，故C正确；D．丁图是衍射图像，衍射条纹中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，其间距不相等，故D正确。故选ACD。

7.（2022·上海·二模）单色光经一狭缝照射到光屏上，可观察到图样。观察到的图样是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】A

【详解】单缝衍射时，中央亮条纹最宽最亮，两边依次变窄，变暗，这是单缝衍射条纹特征。故选A。

8..（2022·全国·高二课时练习）关于下列四幅图的说法，正确的是（  ）

A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大

B．图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率不一定相同

C．图丙是两种光现象图案，上方为光的衍射条纹、下方为光的干涉条纹

D．图丁是观察光的偏振现象实验，将偏振片以光线为轴向内旋转任意角度，屏亮度不变

【答案】D

【详解】A．图甲中C摆开始振动后，C摆为A、B、D三个摆提供驱动力，固有周期与C摆越接近振幅越大，固有周期相等时达到共振，振幅最大，根据单摆周期公式，可知，摆长越接近，固有周期越接近，振幅越大，故A摆振幅最大，故A错误；B．图乙两列水波在水槽中产生了稳定的干涉图样，由发生稳定干涉的条件知，两波频率相等，故B错误；C．图丙上方条纹间距相等，为干涉条纹，下方图中央条纹最宽最亮，越往外，条纹越窄越暗，为衍射条纹，故C错误；D．图丁是观察自然光的偏振现象实验，将偏振片以光线为轴向内旋转任意角度，屏亮度不变，故D正确。故选D。

能力提升

9.（2022·上海·二模）如图，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看到三个现象。在狭缝宽度逐渐变小过程中，所看到的三个图像的顺序可能是（　　）

A．abc B．bca C．cab D．bac

【答案】D

【详解】随着宽度逐渐变小，最开始呈现的是光的直线传播，即b图的情况，随后变为衍射，且衍射所对应的狭缝越小，衍射现象越明显，故先后出现a与c图，故选D。

10.（2022·全国·高三课时练习）甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离分别为Δx甲和Δx乙，若Δx甲>Δx乙，则下列说法正确的是（　　）

A．通过同一单缝装置时，若甲光能发生衍射现象，则乙光不能发生衍射现象

B．真空中甲光的波长一定小于乙光的波长

C．甲光的频率一定大于乙光的频率

D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光的传播速度

【答案】D

【详解】A．衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，所以通过同一单缝装置时，甲光和乙光都可以发生衍射现象，故A错误；B．由可知，Δx越大，则λ越大，即真空中甲光的波长一定大于乙光的波长，故B错误；C．由c=λf可知，λ越大，则f越小，即甲光的频率一定小于乙光的频率，故C错误；D．在同一均匀介质中，频率越大，则折射率越大，由v=知，n越大，则v越小，即在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光的传播速度，故D正确。故选D。

11.（2022·四川省蒲江县蒲江中学高二阶段练习）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OC方向射出，下列说法正确的是（　　）

A．甲光的波长较短，乙光的波长较长

B．甲光的频率较低，乙光的频率较高

C．A光与乙光对应，B与甲光对应

D．分别让A、B光通过同一单缝，在同一光屏上A光的条纹宽度小于B光的条纹宽度

【答案】AD

【详解】A．根据，可知甲光干涉图样相邻亮条纹间距较小，则甲光的波长较短，乙光的波长较长，故A正确；B．由可知，光的波长越长，频率越低，所以甲光的频率较高，故B错误；C．A光偏折程度较大，折射率较大，则其频率较高，与甲光对应，B与乙光对应，故C错误；D．A光的波长较短，分别让A、B光通过同一单缝，在同一光屏上A光的条纹宽度小于B光的条纹宽度，故D正确。故选AD。

12.（2022·黑龙江·肇州县第二中学高三阶段练习）彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射就形成了彩虹。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。则下列说法正确的是（　　）

A．a光是红光，b光是紫光

B．若用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距

C．若遇到相同的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射

D．在水滴中传播时，a光的速度大于b光的速度

【答案】B

【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律，入射角和折射角的正弦值之比为常数，可知，折射率大则频率高，则a光是紫光，b光是红光，A错误；BC．由A可知，根据，可知，用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距。遇到相同的障碍物，b光更容易发生明显衍射，B正确，C错误；D．由，得，D错误。故选B。