第5節光的衍射光的衍射和發生明顯衍射的條件1．在用水波槽做衍射實驗時，若打擊水面的振子振動頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到明顯的衍射現象，小孔的直徑d應為（）A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm【答案】D【詳解】水波的波長為要發生明顯的衍射現象，障礙物或空的尺寸應與波長相差不多或比波長小，D正確。故選D。2．如圖所示是通過用兩個刀片組成的寬度可以調節的狹縫觀察日光燈光源時所看到的四個現象，當狹縫寬度從逐漸變小時，所看到的四個圖像的順序是（）A．bacd B．badc C．abcd D．abdc【答案】C【詳解】當孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長相近甚至比波長更小時即能發生明顯的衍射。顯然0.8mm大于光的波長，故不能發生明顯的衍射現象，根據光的直線傳播的原理，此時我們看到的應該是條紋狀的光斑，即圖象a，但隨孔縫的寬度的減小，光斑的面積逐漸減小，在發生衍射前看到圖象b；當發生衍射時，隨狹縫的寬度逐漸變小時衍射條紋的間距逐漸變大，而條紋間距最小的是c，條紋間距最大的是d，所以先觀察到c，再觀察到d。綜上所述當狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時我們依次看到的四個圖象的順序是abcd。故選C。光的各種衍射3．如圖所示，甲、乙、丙、丁四個圖是單色光形成的干涉或衍射圖樣，根據各圖樣的特點可知（）A．甲圖是光的衍射圖樣 B．乙圖是光的干涉圖樣C．丙圖是光射到圓孔后的干涉圖樣 D．丁圖是光射到圓板后的衍射圖樣【答案】D【詳解】A．甲圖中條紋間距相等，是光的雙縫干涉圖樣，故A錯誤；B．乙圖中中間亮條紋最寬，向外條紋變窄，間距變小，是光的單縫衍射圖樣，故B錯誤；C．丙圖為圓孔衍射圖樣，故C錯誤；D．丁圖是光射到圓板后的衍射圖樣（光照射在小圓盤上卻出現中間亮斑），故D正確。故選D。4．在觀察光的衍射現象的實驗中，通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫，觀看遠處的線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），可以看到（）A．黑白相間的直條紋 B．黑白相間的弧形條紋C．彩色的直條紋 D．彩色弧形條紋【答案】C【詳解】通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫，觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），白熾燈發出的是復色光，可以看到彩色的衍射條紋間距不同，條紋與狹縫平行，成為彩色直條紋，故C正確，ABD錯誤。故選C。5．關于波的干涉、衍射等現象，下列說法正確的是（）A．有的波只能發生干涉現象，有的波只能發生衍射現象B．泊松亮斑是光的干涉現象C．薄膜干涉條紋是光在膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結果D．屋外的人雖然看不到屋里的人，卻能聽到屋里人的聲音，這屬于波的衍射現象【答案】CD【詳解】A．所有的波都能發生干涉和衍射現象，A錯誤；B．泊松亮斑是光的衍射現象，B錯誤；C．薄膜干涉條紋是光在膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結果，C正確；D．屋外的人雖然看不到屋里的人，卻能聽到屋里人的聲音，即“聞其聲不見其人”，這屬于波的衍射現象，D正確。故選CD。6．下列所示的圖片、示意圖大都來源于課本，關于這些圖的判斷中，準確無誤的是（）A．甲圖是小孔衍射的圖樣，乙圖為“泊松亮斑”B．甲圖為“泊松亮斑”，乙圖是小孔衍射的圖樣C．丙圖是雙縫干涉圖樣，丁圖是單縫衍射圖樣D．丙圖是單縫衍射圖樣，丁圖是雙縫干涉圖樣【答案】AC【詳解】AB．“泊松亮斑”是“小圓盤”產生的衍射現象，形成的衍射圖樣是陰影中心有一個“亮斑”，而小孔衍射的圖樣是中間有“亮斑”，無陰影，A正確，B錯誤；CD．丙圖很明顯是雙縫干涉的圖樣，因干涉圖樣中的條紋間距是相等的，單縫衍射圖樣中的條紋間距是不相等的，中間最寬、最亮，丁圖是單縫衍射圖樣，C正確，D錯誤。故選AC。7．如圖所示，一定強度的激光（含有兩種頻率的復色光）沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點，經過玻璃磚后有A、B、C三束光射出，下列說法正確的有（）A．B光穿過玻璃磚所用的時間比C光穿過玻璃磚所用的時間長B．入射光的入射角從0開始增大，C光比B光先消失C．做雙縫干涉實驗時，用B光要比用C光條紋間距小D．B光比C光更容易發生衍射現象【答案】BD【詳解】A．根據光的折射定律由圖可知，A光發生全反射，B光和C光發生折射，且C光在空氣中的角度大于B光在空氣中的角度，所以B光的折射率小于C光的折射率；根據光在介質中的速度與折射率的關系可知，B光在介質中的傳播速度大于C光的傳播速度，所以B光穿過玻璃磚的時間小于C光穿過玻璃磚的時間，故A錯誤；B．根據折射率與臨界角的關系由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的臨界角大于C光的臨界角，當入射角增大時，C光比B光先消失，故B正確；C．由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的波長比C光的波長長，根據條紋間距公式B光要比C光條紋間距大，故C錯誤；D．由于B光的波長比C光的波長長，所以B光比C光更容易發生衍射現象，故D正確。故選BD。8．為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直棱鏡底面射入，在棱鏡側面、上反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是（）A．若光束從三棱鏡中射向空氣，則a光的臨界角比b光的臨界角小B．在三棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C．用a、b兩束光分別照射同一狹縫，a光衍射現象更明顯D．a光的頻率大于b光的頻率【答案】BC【詳解】AB．由光路圖看出，光線b在NO面上發生了全反射，而光線a在MO面上沒有發生全反射，而入射角相同，則知b光的臨界角小于a光的臨界角，由可知玻璃對a光的折射率小于b的折射率小，由在三棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，故B正確，A錯誤；CD．玻璃對a光的折射率小于b的折射率小，可知a光的頻率小于b光的頻率，則a光的波長大于b光的波長，用a、b兩束光分別照射同一狹縫，a光衍射現象更明顯，故C正確，D錯誤。故選BC。9．如圖所示，雙縫干涉實驗裝置中，若用單色光A照射雙縫時，發現Р點正好是從屏中間О算起的第四條暗條紋，換用單色光B照射雙縫時，發現Р點正好是從屏中間О算起的第三條亮條紋，則下列說法錯誤的是（）A．單色光B的頻率大于單色光A的頻率B．單色光B的波長大于單色光A的波長C．單色光B的相鄰亮條紋間的距離小于單色光A的相鄰亮條紋間的距離D．用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實驗，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發生明顯衍射【答案】AC【詳解】ABC．由題意可知，單色光A照射雙縫時條紋間距較小，根據可知，單色光A的波長較小，頻率較大，故AC錯誤，符合題意，B正確，不符合題意；D．因單色光B的波長較大，則用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實驗，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發生明顯衍射，故D正確，不符合題意。故選AC。10．在抽制很細的金屬絲的過程中，可以用激光隨時監測抽絲的粗細情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機的細絲出口附近，用一束激光沿與細絲垂直的方向照射細絲，在細絲的另一側用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況（如圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況），便可知道抽制出的細絲是否合格。對于這種監控抽絲機的裝置，下列說法中正確的是（）A．這是利用光的直線傳播規律 B．這是利用光的衍射現象C．如果屏上條紋變寬，表明細絲粗了 D．如果屏上條紋變寬，表明細絲細了【答案】BD【詳解】A．由題意知條紋的形成屬單縫衍射，并非運用光的直線傳播規律，而是利用光的衍射現象，A錯誤；B．單縫衍射現象，其原理是利用光的衍射現象，B正確；C．由單縫衍射知縫變窄而條紋寬度變寬，故如果屏上條紋變寬，表明細絲變細了，C錯誤；D．屏上條紋變寬，表明細絲細了，D正確。故選BD。11．中國女科學家屠呦呦因發現青蒿素而獲得2015年諾貝爾生物學或醫學獎，屠呦呦也成為首位獲得該獎的中國人．在研究青蒿素化學結構中，研究人員用比可見光波長更短的射線衍射方法最終確定了其化學結構．在做單縫衍射實驗中，下列說法正確的是（

）A．將入射光由可見光換成射線，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E．衍射條紋中央條紋最寬【答案】ACE【詳解】單縫衍射的條紋間距可以用雙縫干涉條紋寬度的公式，定性討論，其中L為屏與縫的距離、d為縫寬、為波長．A.將入射光由可見光換成X射線，波長變小，衍射條紋間距會變窄，即衍射條紋間距變小，A符合題意；B.使單縫寬度變小，即d變小，則衍射條紋間距變寬，B不符合題意；C.換用波長較長的光照射，根據公式可知，衍射條紋間距變寬，C符合題意；D.增大單縫到屏的距離，即L變大，則衍射條紋間距變大，D不符合題意；E.衍射條紋與干涉條紋不同，其中央條紋最寬，故E不符合題意．12．一般認為激光器發出的是頻率為的“單色光”，實際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度)，其中和分別記為“上限頻率”和“下限頻率”。如圖所示，某紅寶石激光器發出的激光（其“上限頻率”和“下限頻率”對應的分別記為a光和b光）由空氣斜射到平行液膜的上表面，射入時與液膜上表面成θ角．則下列說法正確的是（）A．逐漸減小θ角，a光在液膜下表面先發生全反射B．a光從下表面射出時與入射光線間偏移的距離較大C．b光更容易發生明顯的衍射現象D．相同裝置做雙縫干涉實驗，b光產生的干涉條紋間距較小【答案】BC【詳解】A．由于平行液膜的上表面與下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根據光路的可逆性得知，兩種光都不可能在液膜下表面發生全反射，故A錯誤；B．a光的頻率大于b光的頻率，由于頻率越大，介質對這種色光的折射率越大，因此液膜對a光的折射率大于對b光的折射率，則a光通過平行液膜后偏移的距離較大，故B正確；C．a光的頻率大于b光的頻率，由波速公式可知b光的波長大于a光的波長，b光的波動性較強，更容易發生明顯的衍射現象，故C正確；D．涉條紋的間距與波長成正比．所以相同裝置做雙縫干涉實驗，b光產生的干涉條紋間距較大，故D錯誤。故選BC。13．某學習小組在探究三棱鏡對光的色散的實驗中，用一束含有兩種A、B不同顏色的光束以一定的角度從三棱鏡的一邊射入，并從另一面射出，如圖4所示．由此我們可以知道()A．在同種介質中，A光的波長比B光的波長長B．從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質，A光的折射角比B光的小C．A、B兩種光在水中的速度一樣大D．A、B兩種光從相同的介質入射到空氣中，逐漸增大入射角，B光先發生全反射E．A光比B光易發生明顯的衍射現象【答案】ADE【詳解】由圖可知，B光折射率較大，B光的頻率大．同種介質中，A光的波長比B光的波長長，選項A、E正確；從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質，A光的折射角比B光的大，選項B錯誤；A、B兩種光在水中的速度，A光較大，選項C錯誤；由于B光的折射率較大，B光的全反射臨界角較小，A、B兩種光從相同的介質入射到空氣中，逐漸增大入射角，B光先發生全反射，選項D正確．故選ADE.14．下列說法正確的是（）A．光纖通信是利用了全反射的原理B．水面上的油膜在陽光照射下會呈現彩色，這是由于光的衍射造成的C．障礙物的尺寸比光的波長大得多時，一定不會發生衍射現象D．人們瞇起眼睛看燈絲時看到的彩色條紋是光的單縫衍射圖樣E．水中