2025光學(xué)教程考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種光學(xué)現(xiàn)象可以用波動(dòng)理論來(lái)解釋?zhuān)荒苡昧Ｗ永碚摻忉專(zhuān)緼.光的反射B.光的折射C.光的干涉D.光的直線(xiàn)傳播答案：C解析：光的反射、折射和直線(xiàn)傳播既可以用粒子理論解釋?zhuān)部梢杂貌▌?dòng)理論解釋。而光的干涉是兩列或多列光波在空間相遇時(shí)相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象，這是波動(dòng)特有的性質(zhì)，不能用粒子理論解釋。2.一束光從空氣斜射入玻璃中，入射角為45°，折射角可能是？A.0°B.30°C.45°D.60°答案：B解析：光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角。已知入射角為45°，所以折射角應(yīng)小于45°，選項(xiàng)中只有30°符合條件。3.一個(gè)薄凸透鏡的焦距為10cm，當(dāng)物體放在距離透鏡25cm處時(shí)，成像的性質(zhì)是？A.正立、放大的虛像B.倒立、放大的實(shí)像C.倒立、縮小的實(shí)像D.正立、縮小的虛像答案：C解析：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像。已知f=10cm，u=25cm，2f=20cm，25cm＞20cm，即u＞2f，所以成倒立、縮小的實(shí)像。4.光在真空中的傳播速度約為？A.3×10?m/sB.3×10?m/sC.3×10?m/sD.3×10?m/s答案：D解析：光在真空中的傳播速度是一個(gè)常量，約為3×10?m/s。5.下列關(guān)于偏振光的說(shuō)法正確的是？A.自然光就是偏振光B.只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象C.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波D.偏振光不能在真空中傳播答案：B解析：自然光不是偏振光，自然光包含著各個(gè)方向振動(dòng)的光；只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波；偏振光和自然光一樣都能在真空中傳播。6.用波長(zhǎng)為λ的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，若雙縫間距為d，光屏到雙縫的距離為L(zhǎng)，則相鄰兩條亮紋間的距離Δx為？A.$\frac{L\lambda}oac6wg6$B.$\frac{d\lambda}{L}$C.$\frac{Ld}{\lambda}$D.$\frac{\lambda}{Ld}$答案：A解析：根據(jù)雙縫干涉相鄰亮紋（或暗紋）間距公式$\Deltax=\frac{L\lambda}46wmae6$，其中L是光屏到雙縫的距離，λ是單色光的波長(zhǎng)，d是雙縫間距。7.當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角大于臨界角，則會(huì)發(fā)生？A.折射現(xiàn)象B.反射現(xiàn)象C.全反射現(xiàn)象D.干涉現(xiàn)象答案：C解析：當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角大于臨界角，光線(xiàn)將全部反射回光密介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為全反射現(xiàn)象。8.一個(gè)凹透鏡的焦距為-15cm，當(dāng)物體放在距離透鏡30cm處時(shí)，像距為？A.-10cmB.-20cmC.-30cmD.-40cm答案：A解析：對(duì)于凹透鏡，焦距f為負(fù)。根據(jù)透鏡成像公式$\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}$，已知u=30cm，f=-15cm，代入可得$\frac{1}{30}+\frac{1}{v}=\frac{1}{-15}$，解得$v=-10cm$。9.以下哪種光學(xué)儀器利用了光的折射原理？A.平面鏡B.潛望鏡C.放大鏡D.汽車(chē)后視鏡答案：C解析：平面鏡和潛望鏡利用的是光的反射原理；汽車(chē)后視鏡一般是凸面鏡，利用的也是光的反射原理；放大鏡是凸透鏡，利用了光的折射原理。10.某種介質(zhì)的折射率為1.5，光在該介質(zhì)中的傳播速度為？A.2×10?m/sB.3×10?m/sC.4.5×10?m/sD.6×10?m/s答案：A解析：根據(jù)折射率公式$n=\frac{c}{v}$（其中n是折射率，c是光在真空中的傳播速度，v是光在介質(zhì)中的傳播速度），可得$v=\frac{c}{n}$，已知c=3×10?m/s，n=1.5，代入可得$v=\frac{3×10?}{1.5}=2×10?m/s$。二、多項(xiàng)選擇題（每題5分，共20分）1.下列現(xiàn)象中，與光的色散有關(guān)的是？A.雨后彩虹B.三棱鏡分解白光C.水中筷子變彎D.汽車(chē)觀后鏡成像答案：AB解析：雨后彩虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的折射、反射后發(fā)生色散形成的；三棱鏡分解白光也是光的色散現(xiàn)象。水中筷子變彎是光的折射現(xiàn)象；汽車(chē)觀后鏡成像是光的反射現(xiàn)象。2.關(guān)于凸透鏡成像，下列說(shuō)法正確的是？A.當(dāng)物距u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像B.當(dāng)物距u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像C.實(shí)像都是倒立的，虛像都是正立的D.凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距越小，像距越大，像也越大答案：ABCD解析：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像；當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像；實(shí)像都是倒立的，虛像都是正立的；凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距越小，像距越大，像也越大。3.下列關(guān)于光的干涉和衍射的說(shuō)法正確的是？A.干涉和衍射都是波特有的現(xiàn)象B.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比C.單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋最寬最亮D.干涉和衍射現(xiàn)象都說(shuō)明光具有波動(dòng)性答案：ABCD解析：干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，光的干涉和衍射現(xiàn)象都說(shuō)明光具有波動(dòng)性。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)相鄰亮紋間距公式$\Deltax=\frac{L\lambda}64wmiei$，條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比。單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋最寬最亮。4.以下哪些光學(xué)元件可以用來(lái)矯正視力？A.凸透鏡B.凹透鏡C.平面鏡D.三棱鏡答案：AB解析：凸透鏡可以用來(lái)矯正遠(yuǎn)視眼，凹透鏡可以用來(lái)矯正近視眼。平面鏡和三棱鏡一般不用于矯正視力。三、填空題（每題3分，共15分）1.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光具有______性，光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有______性，因此光具有波粒二象性。答案：波動(dòng)；粒子解析：光的干涉和衍射是波動(dòng)特有的現(xiàn)象，說(shuō)明光具有波動(dòng)性；光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，綜合起來(lái)光具有波粒二象性。2.已知某種玻璃的折射率為1.5，光從空氣垂直射入該玻璃中，入射角為_(kāi)_____，折射角為_(kāi)_____。答案：0°；0°解析：當(dāng)光垂直射入介質(zhì)時(shí)，入射角為0°，根據(jù)折射定律，折射角也為0°。3.用頻率為f的單色光照射某種金屬，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E?，則該金屬的逸出功W?=______（普朗克常量為h）。答案：hf-E?解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程$E_{k}=hf-W_{0}$，可得$W_{0}=hf-E_{k}$。4.一個(gè)物體放在焦距為f的凸透鏡前，當(dāng)物距u=3f時(shí)，像距v=______，此時(shí)像的性質(zhì)是______。答案：$\frac{3}{2}f$；倒立、縮小的實(shí)像解析：根據(jù)透鏡成像公式$\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}$，已知u=3f，代入可得$\frac{1}{3f}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}$，解得$v=\frac{3}{2}f$。因?yàn)閡＞2f，所以成倒立、縮小的實(shí)像。5.光在某種介質(zhì)中的傳播速度為v，該介質(zhì)的折射率為n，則光在真空中的傳播速度c=______。答案：nv解析：根據(jù)折射率公式$n=\frac{c}{v}$，可得$c=nv$。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述光的全反射現(xiàn)象及產(chǎn)生全反射的條件。答：光的全反射現(xiàn)象是指當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°，折射光線(xiàn)完全消失，只剩下反射光線(xiàn)的現(xiàn)象。產(chǎn)生全反射的條件有兩個(gè)：一是光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；二是入射角必須大于或等于臨界角。臨界角是指折射角為90°時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角，根據(jù)折射定律$n_{1}\sinC=n_{2}\sin90^{\circ}$（其中$n_{1}$是光密介質(zhì)的折射率，$n_{2}$是光疏介質(zhì)的折射率，C是臨界角），可得$\sinC=\frac{n_{2}}{n_{1}}$。2.比較光的干涉和衍射的異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：-干涉和衍射都是波特有的現(xiàn)象，都說(shuō)明了光具有波動(dòng)性。-兩者都有明暗相間的條紋或圖樣出現(xiàn)，并且條紋的分布都與光的波長(zhǎng)有關(guān)。不同點(diǎn)：-形成原因：干涉是兩列或多列相干光波在空間相遇時(shí)相互疊加形成的；衍射是光在傳播過(guò)程中遇到障礙物或小孔時(shí)，偏離直線(xiàn)傳播路徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。-條紋特點(diǎn)：干涉條紋間距均勻，亮度基本相同；衍射條紋中央亮紋最寬最亮，兩側(cè)條紋寬度和亮度逐漸減小。-數(shù)學(xué)處理：干涉的數(shù)學(xué)處理相對(duì)簡(jiǎn)單，通常用簡(jiǎn)單的公式計(jì)算條紋間距；衍射的數(shù)學(xué)處理較為復(fù)雜，一般需要用積分等方法。五、計(jì)算題（每題10分，共15分）1.一束波長(zhǎng)為500nm的單色光，垂直照射到一個(gè)雙縫上，雙縫間距為0.2mm，光屏到雙縫的距離為1m。求：（1）相鄰兩條亮紋間的距離。（2）若將雙縫間距變?yōu)?.4mm，其他條件不變，相鄰兩條亮紋間的距離變?yōu)槎嗌伲拷猓海?）已知λ=500nm=5×10??m，d=0.2mm=2×10??m，L=1m。根據(jù)雙縫干涉相鄰亮紋間距公式$\Deltax=\frac{L\lambda}4muaw66$，可得：$\Deltax=\frac{1×5×10^{-7}}{2×10^{-4}}=2.5×10^{-3}m=2.5mm$（2）當(dāng)d'=0.4mm=4×10??m時(shí)，其他條件不變，即λ=5×10??m，L=1m。此時(shí)相鄰亮紋間距$\Deltax'=\frac{L\lambda}{d'}=\frac{1×5×10^{-7}}{4×10^{-4}}=1.25×10^{-3}m=1.25mm$答：（1）相鄰兩條亮紋間的距離為2.5mm；（2）相鄰兩條亮紋間的距離變?yōu)?.25mm。2.一個(gè)凸透鏡的焦距為15cm，物體放在距離透鏡35cm處，求：（1）像的位置。（2）像的性質(zhì)。解：（1）已知f=15cm，u=35cm。根據(jù)透鏡成像公式$\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{