2025版新教材高中物理第4章光5光的衍射提能作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊

第四章5基礎(chǔ)強(qiáng)化練(時間25分鐘滿分60分)一、選擇題(本題共7小題，每題6分，共42分)1．下列現(xiàn)象中屬于光的衍射現(xiàn)象的是(B)A．太陽光通過透亮的裝滿水的金魚缸后在地面上形成彩色光帶B．通過遮光板上的小孔視察遠(yuǎn)處光明的電燈，看到電燈四周有一圈彩色光環(huán)C．油滴滴在潮濕水泥路面上形成油膜，在陽光照射下油膜上有一圈圈的彩色光環(huán)D．吹出的肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋解析：太陽光通過透亮的裝滿水的金魚缸后在地面上形成彩色光帶是光的折射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯誤；通過遮光板上的小孔視察遠(yuǎn)處光明的電燈，看到電燈四周有一圈彩色光環(huán)是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；油滴滴在潮濕水泥路面上形成油膜，在陽光照射下油膜上有一圈圈的彩色光環(huán)，是薄膜干涉，選項(xiàng)C錯誤；吹出的肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯誤。2．(多選)中國女科學(xué)家屠呦呦因發(fā)覺青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，屠呦呦也成為首位獲得該獎的中國人。在探討青蒿素化學(xué)結(jié)構(gòu)時，探討人員用比可見光波長更短的X射線衍射的方法，最終確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。在做單縫衍射試驗(yàn)時，下列說法正確的是(AC)A．將入射光由可見光換成X射線，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變窄解析：將入射光由可見光換成X射線，波長變短，衍射條紋間距變窄，換成波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬，故A、C正確；使單縫寬度變窄，衍射條紋間距變寬，B錯誤；增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬，D錯誤。3．(2024·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)期檢測)關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理學(xué)問的論述中，正確的是(C)A．甲圖是光的干涉圖樣B．乙圖是光的衍射圖樣C．丙圖是利用光的折射原理D．丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率解析：甲圖是光的衍射圖樣，乙圖是光的干涉圖樣，故A、B錯誤；丙圖是光的折射原理，C正確；丁圖中光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，D錯誤。4．(多選)做單縫衍射試驗(yàn)和雙縫干涉試驗(yàn)時，用激光比一般光源效果更好，圖像更清晰。如圖甲所示，假如將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布狀況。下列說法正確的是(AD)A．做單縫試驗(yàn)時，光強(qiáng)分布圖如乙所示B．做單縫試驗(yàn)時，光強(qiáng)分布圖如丙所示C．做雙縫試驗(yàn)時，光強(qiáng)分布圖如乙所示D．做雙縫試驗(yàn)時，光強(qiáng)分布圖如丙所示解析：雙縫干涉條紋等間距，單縫衍射條紋確定不等間距，即中心寬、兩邊窄的明暗相間的條紋。若做單縫試驗(yàn)時，光強(qiáng)分布圖如乙所示，故A正確，B錯誤；若做雙縫試驗(yàn)時，光強(qiáng)分布圖如丙所示，故C錯誤，D正確。5．(2024·長沙高二長郡中學(xué)期末)一束光照射原委面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出，光線分為a、b兩束，如圖所示。下列說法正確的是(C)A．在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率B．在真空中用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，a光的條紋間距大于b光的條紋間距C．a(chǎn)光與b光垂直三棱鏡側(cè)面入射至底面時，a光更簡潔在底面發(fā)生全反射現(xiàn)象D．在真空中，遇到障礙物時a光更簡潔產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象解析：光路圖如圖所示在玻璃磚上表面折射時，a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，故A錯誤；由a光的折射率較大，知a光的頻率更大，則波長更小，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，a光條紋間距更小，故B錯誤；a光與b光垂直三棱鏡側(cè)面入射時，由sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率大的光更簡潔在底面發(fā)生全反射現(xiàn)象，所以a光更簡潔在底面發(fā)生全反射現(xiàn)象，故C正確；在真空中遇到障礙物時，波長大的b光更簡潔發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D錯誤。6．關(guān)于光的現(xiàn)象，下列說法正確的是(A)A．假如某單色光發(fā)生全反射，反射光的能量幾乎等于入射光的能量B．光線從空氣射入一般玻璃，光線傳播速度不變C．光導(dǎo)纖維傳輸信號和全息照相利用的都是光的全反射現(xiàn)象D．刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的干涉現(xiàn)象解析：假如某單色光發(fā)生全反射，折射光線完全消逝，反射光的能量幾乎等于入射光的能量，選項(xiàng)A正確；光線從空氣射入一般玻璃，光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則光線傳播速度減小，選項(xiàng)B錯誤；光導(dǎo)纖維傳輸信號利用的是光的全反射現(xiàn)象，全息照相利用的都是激光的相干性好的特點(diǎn)，故C錯誤；刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯誤。7．(2024·廣州高二期末)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的是(B)A．接受同一裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，紅光比紫光條紋寬度小B．一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長變短C．通過手指間的縫隙視察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象D．“空中樓閣”是因?yàn)榇髿饷芏炔粍蛘?，物體反射的太陽光發(fā)生了色散現(xiàn)象解析：依據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，可知，接受同一裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，波長越長，條紋間距越大，紅光的波長大于紫光的波長，因此可知紅光的條紋間距更大，故A錯誤；當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，光將發(fā)生折射，且折射率大于1，而依據(jù)n＝eq\f(c,v)，可知，一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，而光在介質(zhì)中傳播時其頻率不變，依據(jù)v＝λf，可知，光的波長將變短，故B正確；通過手指間的縫隙視察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，故C錯誤；“空中樓閣”是因?yàn)榇髿饷芏炔粍蛘?，物體發(fā)出的光在不勻整空氣層發(fā)生折射或者全反射而造成的，故D錯誤。二、非選擇題(共18分)8．(18分)光盤是一種常見的信息載體，其結(jié)構(gòu)可分為五層，即基板、記錄層、反射層、疼惜層、印刷層。光盤的信息記錄在密集分布于其上的光道上。光道上布滿了一個個長短不一的“凹坑”(如圖甲)。由于反射層的作用，光盤(局部看)相當(dāng)于一種一維反射光柵。利用這個光柵，可以進(jìn)行某些測量?，F(xiàn)在給出下列器材：紅色激光筆一支，CD光盤一張，白色光屏一個，鋼卷尺一把。測量裝置如圖乙所示，將光盤D和白屏P平行直立，讓激光器L位于兩者之間，光束接近垂直于盤面射到盤上，則屏上會出現(xiàn)衍射條紋。中心最亮的光點(diǎn)為0級(k＝0)條紋，兩側(cè)對稱分布的是1級(k＝1)、2級(k＝2)……衍射條紋，各級條紋的衍射角θ不同。已知衍射公式dsinθ＝kλ，式中d為光柵常數(shù)，即光盤上相鄰光道間的距離。若激光的波長λ已知，便可通過上述試驗(yàn)測定d值。(1)假如要測定d，試驗(yàn)中須要測定哪些物理量？在圖中畫出示意圖表示這些物理量。(2)用測出的物理量寫出光盤上相鄰光道之間的距離d的表達(dá)式。答案：(1)見解析(2)d＝eq\f(kλc,b)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＝\f(kλ\r(a2＋b2),b)))解析：(1)還須要知道的物理量已標(biāo)示在圖中，即要測出光盤到光屏的水平距離a，取k＝1，第1級條紋和0級條紋的水平距離b(或第1級條紋到激光入射點(diǎn)的距離c)。(2)sinθ＝eq\f(b,c)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或sinθ＝\f(b,\r(a2＋b2))))，已知所用紅色激光的波長λ可算出d＝eq\f(kλ,sinθ)＝eq\f(kλc,b)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或d＝\f(kλ,\f(b,\r(a2＋b2)))＝\f(kλ\r(a2＋b2),b)))。實(shí)力提升練(時間20分鐘滿分40分)一、選擇題(本題共4小題，每題6分，共24分)1．(多選)(2024·寧波高二期中)下列圖片是光的衍射現(xiàn)象的是(ACD)A.X射線下的DNA晶體B.彩色的肥皂膜C.泊松亮斑D.光經(jīng)過大頭針的針尖解析：X射線下的DNA晶體，是通過X射線的衍射拍到的圖片，A正確；彩色的肥皂膜是薄膜干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的，B錯誤；泊松亮斑是由光照射不透光的小圓板產(chǎn)生衍射現(xiàn)象形成的，C正確；光經(jīng)過大頭針的針尖時，大頭針尖邊緣輪廓模糊不清，這是光的衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的，D正確。2．(2024·通州高二期末)有關(guān)光的現(xiàn)象，下列說法正確的是(B)A．雨后的天空出現(xiàn)彩虹，這是光的偏振現(xiàn)象B．光照射細(xì)金屬絲。在其后放置的光屏上出現(xiàn)明暗相間條紋，是光的衍射現(xiàn)象C．在陽光照射下肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋，這是光的全反射現(xiàn)象D．用光導(dǎo)纖維傳送圖像信息，這其中應(yīng)用到了光的干涉現(xiàn)象解析：雨后的天空出現(xiàn)彩虹，這是光的色散現(xiàn)象，故A錯誤；光照射細(xì)金屬絲，在其后放置的光屏上出現(xiàn)明暗相間條紋，是光的衍射現(xiàn)象，故B正確；在陽光照射下肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋，這是光的薄膜干涉現(xiàn)象，故C錯誤；用光導(dǎo)纖維傳送圖像信息，這其中應(yīng)用到了光的全反射現(xiàn)象，故D錯誤。3．(2024·秦皇島高三考階段練習(xí))假期中，某同學(xué)為視察雙縫干涉和單縫衍射試驗(yàn)現(xiàn)象，準(zhǔn)備了玻璃片、兩片刮胡刀片、蠟燭以及紅、藍(lán)兩支激光筆、光屏等器材。他先用蠟燭將玻璃片的一面熏黑，再用刀片在玻璃片熏黑的一面上分別得到一組雙縫和一條單縫。豎直平行固定玻璃片和光屏后，再分別用激光筆照射單、雙縫，得到的圖樣分別如圖甲、乙所示(圖中黑色部分表示暗條紋)，激光筆垂直玻璃板沿雙縫中心照射雙縫時的試驗(yàn)原理圖如圖丙所示，O點(diǎn)到兩縫S1、S2的距離相等，P為光屏上的一點(diǎn)。下列說法正確的是(D)A．圖甲是光的單縫衍射圖樣，圖乙是光的雙縫干涉圖樣B．激光筆離雙縫越近，雙縫干涉圖樣中相鄰兩條亮條紋中心的距離越小C．用激光筆照射單縫時，紅光比藍(lán)光得到圖樣的中心亮條紋的寬度稍窄D．用激光筆照射雙縫時，若S1、S2到P點(diǎn)的距離差為入射光波長的整數(shù)倍，P點(diǎn)應(yīng)是亮條紋解析：雙縫干涉圖樣的兩相鄰亮或暗條紋中心的間距相等，故圖甲為雙縫干涉圖樣，衍射圖樣的條紋中間寬、兩側(cè)窄，故圖乙為光的衍射圖樣，故A錯誤；依據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，激光筆的遠(yuǎn)近不會影響干涉條紋的間距，故B錯誤；由單縫衍射的特點(diǎn)可知，當(dāng)單縫寬度不變時，入射光的波長越長，中心亮條紋越寬，因紅光波長比藍(lán)光波長長，紅光比藍(lán)光得到圖樣的中心亮條紋的寬度稍寬，故C錯誤；用激光筆照射雙縫時，若S1、S2到P點(diǎn)的距離差為入射光波長的整數(shù)倍，則兩光波到達(dá)P點(diǎn)時的相位相同，相互加強(qiáng)，即為亮條紋，故D正確。4．“浸沒式”光刻機(jī)的原理是一種通過在光刻膠和投影物鏡之間加入浸沒液體，從而減小曝光波長，提高辨別率的技術(shù)，如圖所示。若浸沒液體的折射率為1.5，當(dāng)不加液體時(可視為真空)光刻膠的曝光波長為199nm，則加上液體后與不加液體相比，關(guān)于該曝光光波下列說法正確的是(B)A．該光波在液體中的頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)B．該光波在液體中的曝光波長約為133nmC．同種條件下，該光波在液體中比在真空中更簡潔發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象D．該光波在液體中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼?.5倍解析：加液體后，該光波在液體中的頻率不變，選項(xiàng)A錯誤；依據(jù)n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0,λ1)，可得該光波在液體中的曝光波長約為λ1＝eq\f(λ0,n)＝eq\f(199,1.5)nm≈133nm，選項(xiàng)B正確；同種條件下，該光波在液體中波長比在真空中波長較短，則與在真空中相比更不簡潔發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯誤；依據(jù)v＝eq\f(c,n)＝eq\f(2c,3)，該光波在液體中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)倍，選項(xiàng)D錯誤。二、非選擇題(共16分)5．(8分)如圖所示，將激光筆發(fā)出的激光水平射向凹透鏡中心，經(jīng)過凹透鏡擴(kuò)束后，變粗的激光正射到懸掛在針尖下方的小鋼珠上，用光屏在小鋼珠后方接收圖像，屏上出現(xiàn)的圖樣如圖，這是光的_衍射__圖樣，該試驗(yàn)說明光具有_波動性__。解析：由題意可知，變粗的激光正射到懸掛在針尖下方的小鋼珠上，用光屏在小鋼珠后方接收圖象，屏上出現(xiàn)的圖樣：中心有亮點(diǎn)，說明光線已偏離原來的直線方向傳播，說明發(fā)生了光的衍射現(xiàn)象，光的衍射現(xiàn)象說明光具有波動性。