2025年大學《物理學》專業(yè)題庫——光電磁輻材料與光電器件考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題后的括號內(nèi)）1.在楊氏雙縫干涉實驗中，若用白光光源替換單色光光源，則屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）。A.干涉條紋消失B.干涉條紋變寬，顏色不變C.干涉條紋變窄，顏色不變D.出現(xiàn)彩色條紋2.光的偏振現(xiàn)象說明光是（）。A.振動方向垂直于傳播方向的波B.振動方向平行于傳播方向的波C.沿特定方向振動的波D.沒有振動方向的波3.電磁波在真空中傳播的速度總是（）。A.隨頻率變化B.隨波長變化C.隨介質(zhì)變化D.恒為3×10?m/s4.半導體材料硅（Si）的禁帶寬度約為（）。A.0.67eVB.1.12eVC.3.04eVD.5.48eV5.光電效應實驗中，發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率（）。A.大于材料的截止頻率B.小于材料的截止頻率C.等于材料的截止頻率D.與材料的截止頻率無關6.光電二極管正常工作時，其偏置方式通常是（）。A.正向偏置B.反向偏置C.交替偏置D.無需偏置7.激光器產(chǎn)生的激光與普通光源發(fā)出的光相比，其主要特點是（）。A.亮度高、相干性好、方向性好B.亮度低、相干性差、方向性差C.亮度高、相干性差、方向性差D.亮度低、相干性好、方向性好8.LED（發(fā)光二極管）發(fā)光的原理是（）。A.外光電效應B.內(nèi)光電效應C.半導體P-N結(jié)的輻射復合D.半導體P-N結(jié)的隧道效應9.光纖通信的主要優(yōu)勢是（）。A.傳輸距離短B.傳輸速率低C.抗電磁干擾能力強、傳輸損耗小D.成本高10.下列哪一種材料不屬于光電磁輻材料？（）A.半導體B.金屬C.超材料D.陶瓷二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.光的干涉現(xiàn)象是__________疊加的結(jié)果。2.偏振片的作用是__________光的振動方向。3.電磁波的能量是由其__________攜帶的。4.半導體材料的導電性介于__________和__________之間。5.光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光頻率成__________關系。6.光電二極管的主要特性參數(shù)包括響應光譜、響應速度和__________。7.激光器的主要組成部分包括泵浦源、激活介質(zhì)和__________。8.LED的主要材料是__________半導體。9.光纖通信系統(tǒng)中，信號以__________形式在光纖中傳輸。10.超材料是一種人工設計的__________材料，具有獨特的電磁特性。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述光的衍射現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件。2.簡述P-N結(jié)的形成過程及其單向?qū)щ娦浴?.簡述激光器產(chǎn)生激光的原理。4.簡述光纖通信的基本原理。四、計算題（每題10分，共40分。請列出必要的公式和計算步驟）1.在楊氏雙縫干涉實驗中，雙縫間距為0.5mm，縫到屏幕的距離為1m，使用波長為600nm的單色光照射，求屏幕上相鄰兩條明紋之間的距離。2.一個光電二極管材料的截止頻率為5.0×101?Hz，求該材料的禁帶寬度。（普朗克常量h=6.63×10?3?J·s）3.一個激光器輸出功率為1W，光束直徑為2mm，求激光器輸出光束的強度。（假設光束是均勻的）4.一根光纖的長度為50km，信號在光纖中的傳播速度為2×10?m/s，求信號通過該光纖所需的時間。五、論述題（10分。請結(jié)合所學知識，論述光電器件在當代科技發(fā)展中的重要性。）試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.A5.A6.B7.A8.C9.C10.B二、填空題1.相干2.控制3.電場4.導體，絕緣體5.正比6.光譜響應范圍7.輸出耦合系統(tǒng)（或光學諧振腔）8.固體9.光脈沖10.結(jié)構(gòu)三、簡答題1.解析思路：從衍射的定義入手，說明光繞過障礙物或小孔后傳播的現(xiàn)象即為衍射。衍射的產(chǎn)生條件通常從障礙物或孔的尺寸與波長的關系考慮，指出當障礙物或孔的尺寸與波長相當時，衍射現(xiàn)象顯著。2.解析思路：從P-N結(jié)的形成過程講起，說明P型半導體和N型半導體接觸時，由于濃度差導致電子和空穴的擴散，在界面附近形成內(nèi)建電場和勢壘。內(nèi)建電場阻止多數(shù)載流子的進一步擴散，使得P-N結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.解析思路：從激光產(chǎn)生的原理即受激輻射講起，說明在外界能量（泵浦）作用下，激活介質(zhì)中的粒子被激發(fā)到高能級。當有滿足條件的激發(fā)光通過時，會誘導高能級粒子發(fā)生受激輻射，產(chǎn)生大量與激發(fā)光同頻率、同相位、同方向的光子，形成激光。4.解析思路：從光纖通信的基本原理講起，說明光信號在光纖中通過全內(nèi)反射的方式向前傳播。光纖的纖芯折射率高于包層的折射率，使得光信號在纖芯中不斷發(fā)生全內(nèi)反射，從而實現(xiàn)長距離傳輸。四、計算題1.解析思路：利用楊氏雙縫干涉條紋間距公式Δx=(λL)/d進行計算。已知λ=600nm=6×10??m，L=1m，d=0.5mm=5×10??m，代入公式即可求得Δx。2.解析思路：利用愛因斯坦光電效應方程E_k=hν-W，其中W=hν?，ν?為截止頻率。已知ν?=5.0×101?Hz，h=6.63×10?3?J·s，ν為截止頻率對應的能量，即W=hν?，代入公式hν-hν?=h(ν-ν?)=0，可得禁帶寬度W=hν?=6.63×10?3?J·s×5.0×101?Hz。3.解析思路：利用光束強度公式I=P/A，其中A為光束的橫截面積，可表示為A=πr2，r為光束半徑。已知P=1W，光束直徑為2mm，則半徑r=1mm=1×10?3m，代入公式即可求得I。4.解析思路：利用速度公式t=s/v進行計算。已知s=50km=50×103m，v=2×10?m/s，代入公式即可求得t。五、