高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振 第2節(jié) 光的衍射學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-4

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第2節(jié) 光的衍射 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．下列現(xiàn)象中，能產(chǎn)生明顯衍射的是(　　) A．光的波長(zhǎng)比孔或障礙物的尺寸大得多 B．光的波長(zhǎng)與孔或障礙物的尺寸差別不大 C．光的波長(zhǎng)等于孔或障礙物的尺寸 D．光的波長(zhǎng)比孔或障礙物的尺寸小得多 E．光的波長(zhǎng)比單縫的寬度小得多 【解析】　光能夠產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：光的波長(zhǎng)與孔或障礙物的尺寸差別不大，或波長(zhǎng)明顯大于孔或障礙物的尺寸，故選A、B、C. 【答案】　ABC 2．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果(　　) A．用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B．用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C．用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋 D．用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋 E．用白光作為光源遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的彩色條紋 【解析】　用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相同，B對(duì)；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，C錯(cuò)；用紫光作光源，遮住一條狹縫，屏上出現(xiàn)單縫衍射條紋，即間距不等的條紋，D對(duì)、B、D正確．白光發(fā)生單縫衍射會(huì)在屏上形成間距不等的彩色條紋，E正確． 【答案】　BDE 3．用卡尺觀察光的衍射現(xiàn)象時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510060】 A．卡尺形成的狹縫應(yīng)平行于日光燈，且狹縫遠(yuǎn)離日光燈，人眼也遠(yuǎn)離狹縫進(jìn)行觀察 B．卡尺狹縫平行于日光燈觀察時(shí)，可觀察到中央為白色光帶，兩側(cè)為彩色光帶，且彩帶平行于日光燈 C．狹縫由0.5 mm寬度縮小到0.2 mm，條紋間距變寬，亮度變暗 D．狹縫由0.5 mm寬度擴(kuò)展到0.8 mm，條紋間距變寬，亮度變暗 E．由卡尺狹縫觀察到的彩色條紋間距是不均勻的 【解析】　用卡尺狹縫平行于日光燈，狹縫遠(yuǎn)離日光燈，眼睛應(yīng)靠近狹縫進(jìn)行觀察，觀察到平行于日光燈的彩色條紋，且中央為白色條紋，A錯(cuò)誤、B正確；狹縫越小，衍射現(xiàn)象越明顯，即條紋間距變寬，但亮度變暗，C正確、D錯(cuò)誤；衍射條紋間距是不均勻的，E正確． 【答案】　BCE 4．沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見(jiàn)度只有十幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種情況下(　　) A．只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面 B．只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面 C．只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面 D．只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面 E．紅光比紫光更容易穿過(guò)沙塵到達(dá)地面 【解析】　據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件，發(fā)生沙塵暴時(shí)，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光線能到達(dá)地面，據(jù)λ＝知，到達(dá)地面的光是頻率較小的部分．紅光比紫光波長(zhǎng)大，更容易穿過(guò)沙塵，E正確． 【答案】　BDE 5．如圖525所示，甲、乙、丙、丁四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣．分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是(　　) 圖525 A．甲、乙是光的干涉圖樣 B．丙、丁是光的衍射圖樣 C．形成甲圖樣光的波長(zhǎng)比形成乙圖樣光的波長(zhǎng)短 D．形成丙圖樣光的波長(zhǎng)比形成丁圖樣光的波長(zhǎng)短 E．形成丙圖樣光的波長(zhǎng)比 形成丁圖樣光的波長(zhǎng)長(zhǎng) 【解析】　由圖樣可得甲和乙是等間距的，丙和丁是不等間距的且中間最寬，所以甲和乙是干涉條紋，丙和丁是衍射條紋，A、B正確；其中甲比乙的條紋間距大，故形成甲圖樣光的波長(zhǎng)比形成乙圖樣光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，C項(xiàng)錯(cuò)；丙比丁的條紋間距大，形成丙圖樣光的波長(zhǎng)比形成丁圖樣光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，D項(xiàng)錯(cuò)，E項(xiàng)正確． 【答案】　ABE 6．觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí)，把縫寬由0.2 mm逐漸增大到0.8 mm，看到的現(xiàn)象是衍射條紋的間距逐漸________，衍射現(xiàn)象逐漸________． 【解析】　由單縫衍射實(shí)驗(yàn)的調(diào)整與觀察可知，狹縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋越寬，條紋間距也越大．本題的調(diào)整是將縫調(diào)寬，現(xiàn)象向相反的方向發(fā)展．故衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯． 【答案】　變小　不明顯 7．如圖526所示是4幅明暗相間的條紋圖樣，分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)．則下面的四幅圖從左到右排列，亮條紋的顏色依次是________． 圖526 【解析】　雙縫干涉條紋是等間距的條紋，單縫衍射條紋是中間最寬、兩邊越來(lái)越窄的條紋，因此1、3是干涉條紋，2、4是衍射條紋．干涉條紋中，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋越寬，因此1是紅光，3是藍(lán)光．同一單縫衍射中，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋越寬，因此2是紫光，4是黃光． 【答案】　紅　紫　藍(lán)　黃 8．在觀察光的衍射實(shí)驗(yàn)中，分別觀察到如圖527甲、乙所示的清晰的明暗相間的圖樣，圖中黑線為暗紋．那么障礙物應(yīng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510061】 甲　　 　　　　乙 圖527 甲圖對(duì)應(yīng)的障礙物應(yīng)是________， 乙圖對(duì)應(yīng)的障礙物應(yīng)是________． 【解析】　比較兩圖，它們的背景明顯不同，甲圖的背景為黑色陰影，說(shuō)明障礙物應(yīng)是很大的不透明擋板，中間有透光并且?guī)в醒苌鋱D樣的花紋，說(shuō)明擋板的中間有小圓孔；乙圖的背景為白色，說(shuō)明周圍沒(méi)有障礙物，中間有不透光圓形陰影，并且?guī)в醒苌鋱D樣的花紋，說(shuō)明中間存在很小的不透明圓板，乙圖正中央的小亮點(diǎn)是泊松亮斑． 【答案】　較大的中間有小圓孔的不透明圓板　很小的不透明圓板 [能力提升] 9.抽制細(xì)絲時(shí)可以用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖528所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖528 A．這是利用光的干涉現(xiàn)象 B．這是利用光的衍射現(xiàn)象 C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了 D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了 E．用紅色激光比藍(lán)色激光得到的條紋更寬 【解析】　上述現(xiàn)象符合光的衍射產(chǎn)生的條件，故B正確；由衍射產(chǎn)生的條件可知：絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越明顯，故D也正確；紅色激光比藍(lán)色激光波長(zhǎng)更長(zhǎng)，E正確． 【答案】　BDE 10.如圖529所示，a、b兩束光以不同的入射角由介質(zhì)射向空氣，結(jié)果折射角相同，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖529 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510062】 A．b在該介質(zhì)中的折射率比a小 B．若用b做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，要比用a做中央亮條紋更寬 C．用a更易觀測(cè)到泊松亮斑 D．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用a光比用b光兩相鄰亮條紋中心的距離更大 E．b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 【解析】　設(shè)折射角為θ1，入射角為θ2，由題設(shè)條件知，θ1a＝θ1b，θ2a＜θ2b，由n＝，知na＞nb，A正確；因?yàn)閚a＞nb，所以λa＜λb，又Δx＝λ，故Δxa＜Δxb，B正確，D錯(cuò)誤；而波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，C錯(cuò)誤．b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，E正確． 【答案】　ABE 11．用兩支鉛筆觀察白光的衍射實(shí)驗(yàn)中： (1)供觀察者用的光源應(yīng)用________(選填“點(diǎn)光源”“線光源”或“面光源”)； (2)鉛筆狹縫應(yīng)與光源________(選填“平行或垂直”)； (3)觀察的衍射圖樣中央條紋的顏色是________，兩側(cè)出現(xiàn)________； (4)狹縫變窄時(shí)，條紋的間距變________，亮度變________． 【答案】　(1)線光源　(2)平行　(3)白色　彩色 (4)寬　暗 12．如圖5210所示，讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個(gè)可自由收縮的三角形孔，當(dāng)此三角形孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時(shí)，試分析在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象(遮住側(cè)面光)． 圖5210 【解析】　當(dāng)三角形孔較大時(shí)，屏上出現(xiàn)一個(gè)三角形光斑，如題圖甲所示，隨著三角形緩慢地收縮，光斑逐漸變小；當(dāng)三角形孔小到一定程度時(shí)，屏上會(huì)出現(xiàn)倒立的燭焰，如題圖乙所示；繼續(xù)使三角形孔緩慢收縮，可以觀察到小孔衍射圖樣；當(dāng)孔閉合時(shí)，屏上就會(huì)一片黑暗． 【答案】　見(jiàn)解析