高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射精品练习题

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A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄
C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫
[答案] B
[详解] 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a、c两个是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ可以知道波长λ越大，Δx越大，故a是红光的双缝干涉图样，c是蓝光的双缝干涉图样。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小、亮度越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故b、d是单缝衍射图样，b为紫光的单缝衍射图样，d为黄光的单缝衍射图样。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B正确，A、C、D错误。
2．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
【答案】A
【详解】单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。 根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确。
3.一束激光照在一个很小的不透明的圆盘上，在屏上观察到：在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，如图所示。“泊松亮斑”的形成说明了光( )
A．能发生衍射
B．能发生干涉
C．发生偏振
D．沿直线传播
【答案】A
【详解】当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状条纹，这就是泊松亮斑。说明光线偏离原来的直线方向传播，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的，故A正确，B、C、D错误。
4．（2024上·山东潍坊·高三统考期末）如图所示，关于下列光现象说法正确的是（ ）
A．图甲是双缝干涉原理图，若只增大挡扳上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将增大
B．图乙中光能在光导纤维内通过全反射进行传播，是因为光导纤维内芯的折射率比外套小
C．图丙中肥皂膜上的条纹是由光的干涉形成的，相机镜头利用这一原理可使照片更加清晰
D．图丁中央存在一个亮斑，是由于光线通过小孔衍射形成的
【答案】C
【详解】A．根据
可知若只增大挡扳上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小。故A错误；
B．图乙中光能在光导纤维内通过全反射进行传播，是因为光导纤维内芯的折射率比外套大。故B错误；
C．图丙中肥皂膜上的条纹是由光的薄膜干涉形成的，相机镜头的增透膜就是利用薄膜干涉这一原理使照片更加清晰的。故C正确；
D．图丁中央存在一个亮斑，是由于光线通过小圆板得到的光的衍射图样。故D错误。
故选C。
5．（2024上·山东济宁·高二嘉祥县第一中学校考阶段练习）我国“28nm”和“14nm”芯片的发展攻克了许多技术难题，其中“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确的是（ ）

A．在形状相同的芯片内，“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量少
B．一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，紫光的宽度变为28nm
C．用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，L减小，导体的电阻减小
D．波长为14nm的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输
【答案】A
【详解】A．由题意可知，由于“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，所以在形状相同的芯片内，“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量少，故A正确；
B．一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，由于发生衍射现象，故紫光的宽度大于28nm，故B错误；
C．根据电阻定律可知
故保持d不变，L减小，导体的电阻不变，故C错误；
D．根据电视、广播等信号传播，可知波长为14nm的电磁波，波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，所以不可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输，故D错误。
故选A。
6．（2023上·河南驻马店·高二确山县第一高级中学校考阶段练习）下列说法中正确的是（ ）
A．电容、电流、磁感应强度都用到了比值定义法
B．可自由转动的小磁针，在地面上静止时，其N极指向地磁的北极附近
C．同一宿舍的几个同学交谈，相互间听的很清楚，这说明声波在叠加后，不改变每列波的振幅和频率
D．只要是波都能发生衍射，当波长比障碍物或孔的宽度大得多时，衍射现象不明显
【答案】C
【详解】A．电容、磁感应强度都用到了比值定义法，电流不是用比值法定义的，故A错误；
B．规定小磁针静止时，N极指向为该位置磁场方向，而地理的南极为地磁的北极，故可自由转动的小磁针，在地面上静止时，其N极指向地磁的南极附近，故B错误；
C．同一宿舍的几个同学交谈，相互间听的很清楚，这说明声波在叠加后，不改变每列波的振幅和频率, 故C正确；
D．只要是波都能发生衍射，当波长比障碍物或孔的宽度大得多时，将发生明显的衍射，故D错误。
故选C。
7．（2023·浙江·慈溪中学校联考模拟预测）如图所示，半径为R的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当点高度h降低为时只剩下a光从顶部射出，（光速为c）下列判断正确的是（ ）
A．在此透光材料中a光的传播速度小于b光的传播速度
B．此透光材料对b光的折射率为
C．a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
D．同一装置用a、b光做单缝衍射实验，b光的衍射现象更加明显
【答案】B
【详解】A．由题意可知，只剩下a光从顶部射出时，b光发生全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据
可知b光的折射率比a光的大，根据
可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度，故A错误；
B．只剩下a光从顶部射出时，如图所示，由题意可知
可得
则
在中，由正弦定理得
b光发生全反射有
此透光材料对b光的折射率为
故B正确；
C．a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
故C错误；
D．b光的折射率比a光的大，b光的频率比a光的大，则b光的波长比a光的小，波长越长，越容易发生明显的衍射现象，则同一装置用a、b光做单缝衍射实验，a光的衍射现象更加明显，故D错误。
故选B。
8．（2023下·黑龙江七台河·高二勃利县高级中学校考期中）a、b两束单色光，分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．a光在玻璃中的速度较小
B．b光在介质中的折射率比a光小
C．若a、b两束色光都发生了全反射，则b光的临界角大
D．若用a光做单缝衍射实验，要比用b光时中央条纹更宽
【答案】D
【详解】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，所以a光在介质中的折射率n较小，则根据可知，a光在玻璃中的速度v较大，故AB错误；
C．根据全反射公式可知，a光在介质中的折射率n较小，则若a、b两束色光都发生了全反射，则a光的临界角C大，故C错误；
D．a光在介质中的折射率n较小，所以a光的频率较小，则a光的波长较大，所以若用a光做单缝衍射实验，要比用b光时中央条纹更宽，故D正确。
故选D。
9．（2023上·浙江杭州·高三统考期中）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是。下列说法正确的是（ ）
A．深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量
B．在水中深紫外线的传播速度大于极紫外线的传播速度
C．利用同一装置进行双缝干涉实验时极紫外线的条纹间距较大
D．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
【答案】B
【详解】A．根据题意可知，极紫外线波长小于深紫外线，根据
可知，深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量，故A错误；
B．极紫外线波长小于深紫外线，则频率高，所以极紫外线折射率大，根据
可知，极紫外线在水中的传播速度小，故B正确；
C．利用同一装置进行双缝干涉实验时
可知，极紫外线的条纹间距较小，故C错误；
D．极紫外线比深紫外线波长短，更不容易发生衍射，故D错误。
故选B。
10．（2024·吉林·统考一模）波长不同的a、b两束单色平行光，分别照射到同一双缝干涉装置上，在屏上得到干涉条纹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在真空中，a光的波长比b光的长
B．在真空中，a光的传播速度比b光的小
C．若只减小双缝到屏的距离，两光产生的条纹间距均变小
D．两光分别照射同一单缝衍射装置，若只减小缝宽，中央亮纹宽度均变小
【答案】AC
【详解】AB．根据
在屏上得到干涉条纹可知，a光对应的条纹间距大于b光对应的条纹间距，则在真空中，a光的波长比b光的长；在真空中，a光的传播速度与b光的传播速度相等，均为，故A正确，B错误；
C．根据
若只减小双缝到屏的距离，两光产生的条纹间距均变小，故C正确；
D．两光分别照射同一单缝衍射装置，若只减小缝宽，中央亮纹宽度均变大，故D错误。
故选AC。
11．（2024上·黑龙江哈尔滨·高二哈师大附中校考期末）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光由左侧射入水滴，、是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（、是单色光）。下列关于光与光的说法正确的是（ ）

A．水滴对光的折射率大于对光的折射率
B．光在水滴中的传播速度等于光在水滴中的传播速度
C．用同一圆孔在相同的实验条件下做光的圆孔衍射实验，光衍射图样的中央圆形亮斑的直径小于光的衍射图样的中央圆形亮斑的直径
D．、光在由空气进入水滴后波长都要变长
【答案】AC
【详解】A．由图可知，在第一次折射时光的折射角比光的折射角小，根据折射率的定义可知，水滴对光的折射率大于对光的折射率，故A正确；
B．根据折射率的速度表达式
可知，光在水滴中的传播速度小于光在水滴中的传播速度，故B错误；
C．水滴对光的折射率大于对光的折射率，光的频率大于光的频率，由
真空中光的波长小于光的波长，光的波动性小于光。用同一圆孔在相同的实验条件下做光的圆孔衍射实验，光衍射图样的中央圆形亮斑的直径小于光的衍射图样的中央圆形亮斑的直径。故C正确；
D．、光在由空气进入水滴后，其速度会减小，但是频率不变，根据
可知，、光在由空气进入水滴后波长都要变短，故D错误。
故选AC。
12．（2022·浙江·统考高考真题）如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是（ ）
A．气泡表面有折射没有全反射
B．光射入气泡衍射形成“亮斑”
C．气泡表面有折射和全反射
D．光射入气泡干涉形成“亮纹”
【答案】C
【详解】当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。
故选C。
13．（2020·上海·统考高考真题）观察光的衍射实验装置如图所示，用红色的激光可以照出光屏某种衍射条纹，为了减小条纹宽度，可以（ ）
A．减小单缝宽度B．用绿光照射
C．增大单缝与光屏间距离D．减小激光器与单缝间距离
【答案】B
【详解】由于单缝衍射的图案中出现明暗相间的条纹就是光干涉的结果，因此条纹宽度与双缝干涉的判断相似。
A．减小单缝宽度，条纹间距变宽，A错误；
B．绿光的波长比红光的短，因此用绿光照射，条纹间距变小，B正确；
C．增大单缝与光屏间距离，条纹间距变宽，C错误；
D．由于激光器发出的是平行光，因此减小微光器与单缝间距离，不会改变条纹间距，D错误。
故选B。
14．（2019·北京·高考真题）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
【答案】A
【详解】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断．
单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误．