第4-5課-光的衍射-(解析版)(人教版2019選擇性必修第一冊(cè))

第4.5課光的衍射解題要點(diǎn)梳理：干涉條紋與衍射條紋的區(qū)別：干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。衍射：中央有一條較寬亮條紋，兩邊是對(duì)稱明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱得很快。圓盤和小圓孔的衍射圖樣對(duì)比：相同點(diǎn)：均是明暗相間的光環(huán),中心均有亮斑。不同點(diǎn)：①圓孔衍射中心亮斑較大,而泊松亮斑較?。虎趫A孔衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大,圓盤衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減?。虎蹐A孔衍射的背景是黑暗的,而圓盤衍射圖樣中的背景是明亮的。基礎(chǔ)鞏固1.（2022·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）以下說(shuō)法中正確的是（）A．波要發(fā)生衍射現(xiàn)象必須具備一定的條件，否則不可能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．要觀察到光波明顯的衍射現(xiàn)象，必須使狹縫的寬度遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)C．波長(zhǎng)越短的波，越容易發(fā)生明顯的衍射D．只有波才有衍射現(xiàn)象【答案】D【詳解】A．衍射是波特有的現(xiàn)象，即任何波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過(guò)存在明顯與不明顯的差別而已；波要發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象必須具備一定的條件，否則不可能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；B．要觀察到光波明顯的衍射現(xiàn)象，必須使縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟光波的波長(zhǎng)相差不多，或者比光波的波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到光波的明顯衍射現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；C．波長(zhǎng)越短的波，越不容易發(fā)生明顯的衍射，C錯(cuò)誤；D．只有波才有衍射現(xiàn)象，D正確。故選D。2.（2022·江蘇南通·高二期中）下面是四種與光有關(guān)的事實(shí)，其中利用到光的衍射原理的是（）A．用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)B．用白光照射單縫，在屏上看到彩色的條紋C．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度D．潛水員在水下看到岸上的景物都在一個(gè)倒立的圓錐里【答案】B【詳解】A．光導(dǎo)纖維是利用光的全反射的原理傳播光信號(hào)，與光的衍射無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．用白光照射單縫，在屏上看到彩色的條紋是光的單縫衍射，故B正確；C．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用空氣層的前后兩面反射的光線在標(biāo)準(zhǔn)版的下表面疊加發(fā)生薄膜干涉形成干涉條紋，故C錯(cuò)誤；D．潛水員在水下看到岸上的景物都在一個(gè)倒立的圓錐里是利用的光的折射原理，故D錯(cuò)誤。故選B。3.（2022·河南南陽(yáng)·高二期末）下列說(shuō)法正確的是（）A．在水中的魚(yú)豎直向上看空中的鳥(niǎo)時(shí)，看到的鳥(niǎo)將比鳥(niǎo)所處的實(shí)際位置低B．雨后積水路面漂浮的彩色油膜屬于光的衍射現(xiàn)象C．水中的氣泡看起來(lái)特別明亮，是因?yàn)楣饩€從氣泡射向水中時(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射D．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，光纖內(nèi)芯的折射率比外套的大【答案】D【詳解】A．景物的光斜射到水面上，由光發(fā)生反射的條件知，會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，當(dāng)光進(jìn)入水中后靠近法線，攝入水中魚(yú)的眼睛，由于魚(yú)的錯(cuò)覺(jué)認(rèn)為光沿直線傳播，逆光的方向看上去而形成的虛像，所以比實(shí)際位置高，故A錯(cuò)誤；B．雨后積水路面漂浮的彩色油膜屬于光的干涉現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；C．水中的氣泡看起來(lái)特別明亮，是因?yàn)楣饩€從水射入氣泡發(fā)生全反射的緣故，故C錯(cuò)誤；D．發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，則光纖內(nèi)芯的折射率比外殼的大，故D正確。故選D。4.（2022·江蘇·北大附屬宿遷實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二期中）如圖甲所示為研究光的干涉與衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L(zhǎng)。同一單色光垂直照射在狹縫上，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣（圖中陰影部分表示暗條紋）。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，圖丙是光的衍射圖樣B．遮住一條狹縫，僅減小另一狹縫的寬度，圖丙中亮條紋寬度將減小C．照射雙縫時(shí)，僅增加L，圖乙中相鄰亮條紋的中心間距減小D．照射雙縫時(shí)，若S1、S2到屏上P點(diǎn)的距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處是亮條紋【答案】A【詳解】A．雙縫干涉圖樣的相鄰亮或暗條紋的間距不變，故乙為雙縫干涉圖樣，而衍射圖樣為中間寬兩側(cè)窄的特點(diǎn)，故圖丙為光的衍射圖樣，故A正確；B．狹縫越小，衍射的范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度減小，其他條件不變，則衍射現(xiàn)象增強(qiáng)，圖丙中亮條紋寬度將增大，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)雙縫干涉公式，可知當(dāng)僅增加L時(shí)，圖乙中相鄰亮條紋的中心間距增大，故C錯(cuò)誤；D．照射雙縫時(shí)，若S1、S2到屏上P點(diǎn)的距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則兩束光波發(fā)生相互削弱，即為暗條紋，故D錯(cuò)誤。故選A。5.（2022·全國(guó)·高二單元測(cè)試）下列四種情形中，與其余三種所涉及的光學(xué)原理不同的是（）A．皂液膜上的干涉 B．相機(jī)鏡頭涂有增透膜C．圓盤后呈現(xiàn)泊松亮斑 D．檢查平面的平整程度【答案】C【詳解】ABD.皂液膜上的干涉、相機(jī)鏡頭涂有增透膜、檢查平面的平整程度都是利用光的干涉，故ABD不符合題意；C.圓盤后呈現(xiàn)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，故C符合題意。故選C。6.（2022·山東·濱州市沾化區(qū)實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)高二期中）下列所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖大都來(lái)源于課本，則下列判斷正確的是（

）A．甲圖是薄膜干涉的圖像，照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干涉的應(yīng)用B．乙圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”C．丙圖是在平靜無(wú)風(fēng)的海面上出現(xiàn)的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物D．丁圖是衍射圖像，其最明顯的特征是條紋間距不等【答案】ACD【詳解】A．甲圖是薄膜干涉的圖像，照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面常常鍍一層透光的膜，即增透膜，光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，從膜的前表面和玻璃表面反射的光相互減弱，故A正確；B．乙圖是圓板衍射，被稱為“泊松亮斑”，而小孔衍射的圖樣，不是“泊松亮斑”，故B錯(cuò)誤；C．丙圖是在平靜無(wú)風(fēng)的海面上出現(xiàn)的“蜃景”，海面下層空氣溫度比上層低，密度比上層大，故海面附近的空氣折射率從下到上逐漸減小，從遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向海面時(shí)，由于不斷被折射，越來(lái)越偏離法線方向，進(jìn)入上層的入射角不斷增大，以致發(fā)生全反射，光線反射回空氣，人們逆著光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中，而產(chǎn)生了“蜃景”現(xiàn)象，那么上方是蜃景，下方是景物，故C正確；D．丁圖是衍射圖像，衍射條紋中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，其間距不相等，故D正確。故選ACD。7.（2022·上?！ざ＃﹩紊饨?jīng)一狹縫照射到光屏上，可觀察到圖樣。觀察到的圖樣是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】單縫衍射時(shí)，中央亮條紋最寬最亮，兩邊依次變窄，變暗，這是單縫衍射條紋特征。故選A。8..（2022·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）關(guān)于下列四幅圖的說(shuō)法，正確的是（

）A．圖甲中C擺開(kāi)始振動(dòng)后，A、B、D三個(gè)擺中B擺的振幅最大B．圖乙為兩列水波在水槽中產(chǎn)生的干涉圖樣，這兩列水波的頻率不一定相同C．圖丙是兩種光現(xiàn)象圖案，上方為光的衍射條紋、下方為光的干涉條紋D．圖丁是觀察光的偏振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，將偏振片以光線為軸向內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度，屏亮度不變【答案】D【詳解】A．圖甲中C擺開(kāi)始振動(dòng)后，C擺為A、B、D三個(gè)擺提供驅(qū)動(dòng)力，固有周期與C擺越接近振幅越大，固有周期相等時(shí)達(dá)到共振，振幅最大，根據(jù)單擺周期公式，可知，擺長(zhǎng)越接近，固有周期越接近，振幅越大，故A擺振幅最大，故A錯(cuò)誤；B．圖乙兩列水波在水槽中產(chǎn)生了穩(wěn)定的干涉圖樣，由發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件知，兩波頻率相等，故B錯(cuò)誤；C．圖丙上方條紋間距相等，為干涉條紋，下方圖中央條紋最寬最亮，越往外，條紋越窄越暗，為衍射條紋，故C錯(cuò)誤；D．圖丁是觀察自然光的偏振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，將偏振片以光線為軸向內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度，屏亮度不變，故D正確。故選D。能力提升9.（2022·上?！ざ＃┤鐖D，通過(guò)用兩個(gè)刀片組成的寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫觀察日光燈光源時(shí)看到三個(gè)現(xiàn)象。在狹縫寬度逐漸變小過(guò)程中，所看到的三個(gè)圖像的順序可能是（）A．a(chǎn)bc B．bca C．cab D．bac【答案】D【詳解】隨著寬度逐漸變小，最開(kāi)始呈現(xiàn)的是光的直線傳播，即b圖的情況，隨后變?yōu)檠苌?，且衍射所?duì)應(yīng)的狹縫越小，衍射現(xiàn)象越明顯，故先后出現(xiàn)a與c圖，故選D。10.（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）甲、乙兩單色光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離分別為Δx甲和Δx乙，若Δx甲>Δx乙，則下列說(shuō)法正確的是（）A．通過(guò)同一單縫裝置時(shí)，若甲光能發(fā)生衍射現(xiàn)象，則乙光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．真空中甲光的波長(zhǎng)一定小于乙光的波長(zhǎng)C．甲光的頻率一定大于乙光的頻率D．在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光的傳播速度【答案】D【詳解】A．衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異，所以通過(guò)同一單縫裝置時(shí)，甲光和乙光都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．由可知，Δx越大，則λ越大，即真空中甲光的波長(zhǎng)一定大于乙光的波長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤；C．由c=λf可知，λ越大，則f越小，即甲光的頻率一定小于乙光的頻率，故C錯(cuò)誤；D．在同一均勻介質(zhì)中，頻率越大，則折射率越大，由v=知，n越大，則v越小，即在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光的傳播速度，故D正確。故選D。11.（2022·四川省蒲江縣蒲江中學(xué)高二階段練習(xí)）如圖所示，兩束光線甲和乙分別射到同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示，將這兩束光以不同的角度同時(shí)沿不同的半徑方向射入同一塊橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線都是由圓心O點(diǎn)沿OC方向射出，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲光的波長(zhǎng)較短，乙光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．甲光的頻率較低，乙光的頻率較高C．A光與乙光對(duì)應(yīng)，B與甲光對(duì)應(yīng)D．分別讓A、B光通過(guò)同一單縫，在同一光屏上A光的條紋寬度小于B光的條紋寬度【答案】AD【詳解】A．根據(jù)，可知甲光干涉圖樣相鄰亮條紋間距較小，則甲光的波長(zhǎng)較短，乙光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，故A正確；B．由可知，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越低，所以甲光的頻率較高，故B錯(cuò)誤；C．A光偏折程度較大，折射率較大，則其頻率較高，與甲光對(duì)應(yīng)，B與乙光對(duì)應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．A光的波長(zhǎng)較短，分別讓A、B光通過(guò)同一單縫，在同一光屏上A光的條紋寬度小于B光的條紋寬度，故D正確。故選AD。12.（2022·黑龍江·肇州縣第二中學(xué)高三階段練習(xí)）彩虹的形成是雨后太陽(yáng)光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再次折射就形成了彩虹。如圖所示，一束太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，一條是紅光，另一條是紫光。則下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)光是紅光，b光是紫光B．若用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光條紋間距小于b光條紋間距C．若遇到相同的障礙物，a光比b光更容易發(fā)生