2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章光的干涉衍射和偏振3光的衍射練習(xí)含解析魯科版選擇性必修1

PAGE6-光的衍射(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.泊松亮斑產(chǎn)生緣由是 ()A.光的反射 B.光的衍射C.光的折射 D.光的干涉【解析】選B。泊松亮斑是一種由于光的衍射而產(chǎn)生的一種光學(xué)現(xiàn)象,是指當(dāng)單色光照耀在寬度小于或等于光源波長的小圓板時,會在之后的光屏上出現(xiàn)環(huán)狀的互為同心圓的衍射條紋,并且在全部同心圓的圓心處會出現(xiàn)一個微小的亮斑,故B對;A、C、D錯。2.(多選)關(guān)于光的衍射現(xiàn)象,下面說法正確的是 ()A.紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B.白光的單縫衍射圖樣是白暗相間的直條紋C.光照到不透亮小圓板上出現(xiàn)泊松亮斑,說明發(fā)生了衍射D.光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑,說明光沿著直線傳播,不存在光的衍射【解析】選A、C。單色光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是明暗相間的直條紋,白光的衍射圖樣是彩色條紋,光照到不透亮小圓板上,在其陰影處出現(xiàn)亮點(diǎn),是衍射現(xiàn)象,故A、C符合題意,B不符合題意;光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分,D項(xiàng)中大光斑的邊緣模糊,正是光的衍射造成的,不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象,故D不符合題意。3.下列四幅圖中所涉及的物理學(xué)問論述,正確的是()A.甲圖中的泊松亮斑說明光具有波動性B.乙圖中經(jīng)調(diào)制后的無線電波的波形是調(diào)頻波C.丙圖是薄膜干涉演示試驗(yàn)中,將膜豎直放置后,視察到的干涉圖樣D.丁圖中用相機(jī)拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的景時,可通過鏡頭表面的增透膜減弱玻璃櫥窗表面的反射光影響【解析】選A。泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象,說明光具有波動性,故A正確;圖乙中經(jīng)調(diào)制后的無線電波的幅度隨著聲音信號變更,該波形是調(diào)幅波,故B錯誤;薄膜干涉演示試驗(yàn)中,將膜豎直放置,視察到的干涉圖樣應(yīng)當(dāng)是等間距的,故C錯誤;用相機(jī)拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的景時,往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度,使照片清楚,故D錯誤。故選A。4.一束紅色激光射向一塊有雙縫的不透光的薄板。在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋?，F(xiàn)在將其中一條窄縫攔住,讓這束紅色激光只通過一條窄縫,則在光屏上可以看到 ()A.與原來相同的明暗相間的條紋,只是亮條紋比原來暗一些B.與原來不相同的明暗相間的條紋,且中心亮條紋變寬些C.只有一條與縫寬對應(yīng)的亮條紋D.無條紋,只存在一片紅光【解析】選B。假如將雙縫中一條縫攔住,其他不變更,光屏上出現(xiàn)的圖案是光的衍射條紋,C、D錯誤。衍射條紋是寬度不相等的條紋,A錯誤,B正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)裝置中,用紅光做試驗(yàn),在屏上呈現(xiàn)明暗相間、間隔距離相等的紅色干涉條紋。若將其中一條縫攔住,另一條縫仍舊可以通過紅光,那么在屏上將看到 ()A.形態(tài)與原來一樣的明暗相間、間距相等的紅色條紋B.形態(tài)與原來相像的明暗相間、間距相等的紅色條紋,只是間距變窄了C.形態(tài)與原來不同的明暗相間、間距不等的紅色條紋D.沒有條紋,只是一片紅光【解析】選C。雙縫干涉的條紋是明暗相間、間距相等的紅色條紋,攔住其中一條縫,雙縫變單縫,出現(xiàn)的是單縫衍射的圖樣,單縫衍射的圖樣為明暗相間的條紋,但是中間的寬而且亮,往兩邊變得暗而且窄,故選項(xiàng)C正確。5.在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后,在光屏上得到如下四幅圖樣,關(guān)于光屏前傳播方向上放置的裝置,以下說法正確的是 ()A.甲是單縫、乙是雙縫B.乙是雙縫、丙是小圓孔C.丁是小圓孔、甲是雙縫D.丙是小圓孔、丁是小圓板【解析】選D。依據(jù)衍射與干涉圖樣的區(qū)分是:前者是中間亮條紋明且寬大,越向兩側(cè)寬度越小;后者明暗條紋寬度相等,可知甲圖是雙縫干涉條紋,乙圖是單縫衍射條紋;依據(jù)小孔衍射與泊松亮斑的區(qū)分可知,小圓孔做衍射的圖樣是中心較大的區(qū)域內(nèi)是亮的,四周是明暗相間的圓環(huán),可知丙是小孔衍射,丁是小圓板衍射圖樣。所以只有D是正確的。6.關(guān)于甲、乙、丙、丁四個試驗(yàn),以下說法正確的是 ()A.四個試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋B.甲、乙兩試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為等距條紋C.丙試驗(yàn)中,產(chǎn)生的條紋間距越大,該光的頻率越大D.丁試驗(yàn)中,產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋【解析】選D。甲、乙、丙試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋,而丁試驗(yàn)是光的衍射條紋,故A錯誤;甲試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋為等距條紋,而乙是牛頓環(huán),空氣薄層不勻稱變更,則干涉條紋間距不相等,故B錯誤;依據(jù)干涉條紋間距公式Δy=λ,丙試驗(yàn)中,產(chǎn)生的條紋間距越大,則波長越長,那么頻率越小,故C錯誤;丁試驗(yàn)中,產(chǎn)生的明暗條紋間距不相等,且通過單縫,則為光的衍射條紋,故D正確。二、計算題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位)7.(16分)用一單色光源垂直照耀帶有圓孔的不透亮光屏,下列幾種狀況中,在小孔后面的光屏上各看到什么現(xiàn)象?(1)小孔的直徑為1cm;(2)小孔的直徑為1mm;(3)小孔的直徑為0.5μm?！窘馕觥啃】椎闹睆酱笮〈_定屏上的現(xiàn)象。當(dāng)孔的直徑較大,比光的波長大得多時,光的衍射極不明顯,光沿直線傳播;當(dāng)孔的直徑很小,與光波的波長相近時,光的衍射現(xiàn)象明顯。(1)當(dāng)圓孔的直徑為1cm時,在光屏上只能看到與圓孔形態(tài)相同的亮斑。這是光沿直線傳播的結(jié)果。(2)當(dāng)圓孔的直徑為1mm時,在光屏上能看到單色光源倒立的像,這是小孔成像,也是光沿直線傳播的結(jié)果。(3)當(dāng)圓孔的直徑為0.5μm時,在光屏上能看到衍射條紋,這是由于小孔尺寸與光波的波長差不多,光發(fā)生明顯衍射的結(jié)果。答案:(1)在光屏上只能看到與圓孔形態(tài)相同的亮斑(2)在光屏上能看到單色光源倒立的像(3)在光屏上能看到衍射條紋8.(18分)某居住地A位于某山脈的一側(cè),山脈的另一側(cè)P處建有無線電波放射站,如圖所示。該放射站可發(fā)送頻率為400kHz的中波和400MHz的微波,已知無線電波在空氣中的傳播速度都為3×108m/s,求: (1)該中波和微波的波長各是多少?(2)放射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達(dá)居住地A處的?(3)若兩種波的接收效果不同,請說明哪一種波的接收效果更好。為什么?【解析】(1)由λ=知,中波的波長為λ1=750m,微波的波長為λ2=0.75m。(2)無線電波繞過山脈到達(dá)A處,發(fā)生了衍射現(xiàn)象。(3)中波的接收效果更好,因?yàn)樗牟ㄩL長,衍射現(xiàn)象更明顯。答案:(1)750m0.75m(2)衍射(3)中波的接收效果好,因?yàn)樗牟ㄩL長,衍射效果更好。(15分鐘·30分)9.(6分)下列說法正確的是 ()A.圖甲,白光通過三棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象是因?yàn)槿忡R對白光中不同頻率的光的折射率不同B.圖乙,肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象C.圖丙是紅光的干涉條紋D.圖丙,假如在光源與縫之間放一合適凸透鏡,不變更其他條件,則條紋變密集【解析】選A。圖甲,白光通過三棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象,是因?yàn)槿忡R對白光中不同頻率的光的折射率不同,偏折角不同造成的,故A正確;圖乙,肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象,故B錯誤;圖丙條紋寬度亮度不等,是紅光的衍射條紋,故C錯誤;圖丙,假如在光源與縫之間放一合適凸透鏡,因狹縫寬度和光的波長不變,則條紋密集程度不變,故D錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)在城市交通中,用紅燈表示禁止通行,其原理是 ()A.紅光簡單產(chǎn)生干涉B.紅光照耀的距離大C.紅光簡單引起人們的視覺反應(yīng)D.紅光簡單產(chǎn)生衍射【解析】選C、D。紅光在可見光中的波長最長,簡單發(fā)生衍射,在霧天、雨天、沙塵暴等惡劣天氣中,使司機(jī)和行人都能看到紅燈,避開交通事故的發(fā)生;同時紅光也簡單引起人們的視覺反應(yīng)。10.(6分)下列說法不正確的是 ()A.楊氏雙縫干涉試驗(yàn)證明光是一種波B.單縫衍射試驗(yàn)中形成的條紋寬度相同間距相等C.拍攝水中景物時,照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振片,可以減弱水面反射光進(jìn)入相機(jī)D.白光經(jīng)過薄膜干涉可以產(chǎn)生色散現(xiàn)象【解析】選B。楊氏雙縫干涉試驗(yàn)證明光是一種波,選項(xiàng)A正確;單縫衍射試驗(yàn)中形成的條紋寬度不相同,間距不相等,選項(xiàng)B錯誤;拍攝水中景物時,照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振片,可以減弱水面反射光進(jìn)入相機(jī),選項(xiàng)C正確;白光經(jīng)過薄膜干涉可以產(chǎn)生色散現(xiàn)象,選項(xiàng)D正確。所以選B。11.(6分)在光的單縫衍射試驗(yàn)中可視察到清楚的亮暗相間的圖樣,如圖四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是 ()A.a、cB.b、cC.a、dD.b、d【解析】選D。單縫衍射條紋的特點(diǎn)是中心亮條紋最寬、最亮,雙縫干涉條紋是等間距的條紋,所以a是干涉條紋,b、d是單縫衍射條紋,c是小孔衍射圖樣?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】光可以通過小孔,形成清楚的亮暗相間的衍射圖樣,下列四幅圖片中屬于光的小孔衍射圖樣的是(圖中用白色和黑色分別表示光明和黑暗程度) ()【解析】選B。小孔衍射條紋的特點(diǎn)是圓形條紋,中心圓形亮條紋大且亮,B項(xiàng)符合這個特點(diǎn)。12.(12分)如圖所示是通過游標(biāo)卡尺兩測量腳間的狹縫視察白熾燈線光源時所拍下的四張照片。(1)試通過圖樣