2015版高中物理(人教版选修3-4)教师用书：13.5 光的衍射 练习

1.下列四种现象中,不是

．．光的衍射现象造成的是()。

A.通过游标卡尺两卡脚间狭缝观测发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹

B.不透光的圆片后面的阴影中心出现一个亮斑

C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子

D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环

【解析】在选项C中,电线的直径要比光的波长大很多,根本不能发生明显的衍射现象。地面上没有留下电线的影子是由于电线直径与太阳比,太阳相当于发光面积很大的光源,太阳光可以从电线的侧面照射到地面,使地面没有电线的影子,与医院手术室用的无影灯的工作原理相似。

【答案】C

2.关于光的衍射现象,下面说法正确的是()。

A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射

D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射

【解析】单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹,选项A正确;白光的衍射图样是彩色条纹,选项B错误;光照到不透明圆盘上,在其阴影处出现亮点,是衍射现象,选项C正确;光的衍射现象只有明显与不明显之分,选项D错误。

【答案】AC

3.下列有关泊松亮斑的说法正确的是()。

A.泊松亮斑只能在实验中看到,无法用波动理论解释

B.泊松亮斑既可以在实验中看到,又可以用波动理论证明

C.泊松亮斑只是一种理论假设,没有被实验证明

D.泊松亮斑是指用光照射不透明的圆盘时阴影的中心出现一个亮斑

【解析】泊松亮斑是法国科学家泊松利用波动学理论,用数学方法证明出来的,目的是否定光的波动说,而阿拉果在实验中观察到了这个亮斑,从而证实了光的波动说的正确性。因此,泊松亮斑能用波动理论来解释。选项B、D正确,选项A、C错误。

【答案】BD

4.在观察光的衍射现象的实验时,通过紧靠眼睛的游标卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的日光灯或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到()。

A.黑白相间的直条纹

B.黑白相间的弧形条纹

C.彩色的直条纹

D.彩色的弧形条纹

【解析】用游标卡尺测脚观察单缝衍射现象时,缝宽通常调到0.2 mm左右,使狭缝平行于灯管或直灯丝。由于观察的是白光的衍射条纹,所以C正确。

【答案】C

5.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是( )。

A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显

B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显

C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强

D.以上现象都不会发生

【解析】观察衍射图样发现:狭缝的宽度逐渐变小,衍射现象逐渐明显,衍射条纹间距变大。本题所给条件是缝宽增大,情况相反,所以选项A正确。

【答案】A

6.图示是某实验室在相同的缝宽、相同的双缝间距以及相同的缝到光屏的距离的实验条件下获得的红光和蓝光的干涉、衍射图样,可以看出,干涉图样与衍射图样之间有许多异同点,请通过比较写出其中的两个。

(1)。

(2)。

【解析】(1)干涉条纹与衍射条纹都为明暗相间的平行条纹,中央都为亮条纹,条纹间距的宽窄都与光的频率有关。

(2)干涉条纹是等距(宽度相同)的;衍射条纹是不等距的,中间最宽,两侧条纹宽度逐渐变窄。

【答案】见解析

7.在各种颜色光的波长中,红光的波长最长。我们经常可以看到,马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。这一原因可能是红色光()。

A.比其他色光更容易发生衍射

B.比其他色光更容易发生干涉

C.比其他色光更容易发生反射

D.比其他色光更容易发生折射

【解析】抓住光发生明显衍射的特征:在障碍物或缝、孔的尺寸一定的情况下,波长越长,越容易发生明显的衍射现象。红光在可见光中的波长最长,容易发生衍射,在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里,使司机和行人都能看到红灯,避免交通事故的发生。同时红光也容易引起人们的视觉反应,故选项A正确。

【答案】A

8.沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象,发生沙尘暴时能见度只有十几米,天气变黄变暗,这是由于此种情况下()。

A.只有波长较短的一部分光才能到达地面

B.只有波长较长的一部分光才能到达地面

C.只有频率较大的一部分光才能到达地面

D.只有频率较小的一部分光才能到达地面

【解析】据光发生明显衍射的条件,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光线能到达地面,据λ=错误！未找到引用源。知,到达地面的光是频率较小的部分。

【答案】BD

9.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。下列说法正确的是()。

A.这主要是光的干涉现象

B.这里应用的是光的直线传播

C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝粗了

D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝细了

【解析】由题意知,激光束经过细丝时产生的条纹和通过遮光板上的一条同样的窄缝产生条纹的规律相同,此为光的衍射现象。衍射条纹的宽窄与细丝障碍物的粗细有关,狭缝或障碍物越小,衍射条纹越宽。

【答案】D

10.用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图样,它们的特点是()。

A.用小圆盘时中央是暗的,用小孔时中央是亮的

B.用小圆盘时中央是亮的,用小孔时中央是暗的

C.中央均为亮点的同心圆条纹

D.中央均为暗点的同心圆条纹

【解析】小孔或小圆盘的衍射图样,都会得到一系列明暗相间的圆形衍射条纹,这些条纹是一系列同心圆,且中央均为亮点,故C选项正确。

【答案】C

11.下图是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯光源时所拍下的四张照片,这四张照片表明了光通过狭缝后形成的图样。从照片甲到丁的图样分析可知,游标卡尺两测脚间的宽度由变(填“大”或“小”);照片丁中央条纹的颜色应是色。

【解析】光在直线传播情况下,缝宽变窄,光屏上亮条纹变窄,从照片甲到照片乙就是这种情况;照片丙中已发生了明显的衍射现象,说明从照片乙到照片丙,缝进一步变窄;从照片丙到照片丁可见衍射条纹变多,中央亮条纹变宽,说明缝更窄。因此,从照片甲到照片丁,游标卡尺两测脚间的宽度由大变小。由于入射光是白光,因此衍射条纹的中央亮条纹是白色的,其两侧是彩色的条纹。

【答案】大小白

12.用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏,下列几种情况中,在小孔后面的光屏上各看到什么现象?并简述其原理。

(1)小孔的直径为1 cm。

(2)小孔的直径为1 mm。

(3)小孔的直径为0.5 μm。

【解析】小孔的直径大小决定屏上现象。当孔的直径较大,比光的波长大很多时,光的衍射极不明显,光沿直线传播;当孔的直径很小,与光波的波长相差不多时,光的衍射现象明显。

【答案】(1)出现与小孔差不多大的亮纹,是光的直线传播造成的

(2)出现明暗相间的条纹,因为发生了明显的衍射现象

(3)出现明暗相间的条纹,且中央条纹比(2)中的中央条纹宽,因为发生了更明显的衍射现象