2025年大學(xué)《物理學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——光的波動(dòng)特性與雙縫干涉實(shí)驗(yàn)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1.下列哪個(gè)現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的有力證據(jù)？(A)光的直線傳播(B)光的反射(C)光的折射(D)楊氏雙縫干涉2.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用白光入射，則屏上觀察到的是：(A)純紅色的亮紋(B)純藍(lán)色的亮紋(C)黑白相間的單色條紋(D)彩色條紋3.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，保持雙縫間距d和單縫到屏的距離L不變，若將入射的單色光的波長(zhǎng)λ縮短，則屏上干涉條紋的間距將：(A)變大(B)變小(C)不變(D)先變大后變小4.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將雙縫之一遮住，則在屏上觀察到的是：(A)明暗相間的等間距干涉條紋(B)單側(cè)的衍射圖樣(C)雙側(cè)的衍射圖樣(D)暗區(qū)5.兩列波發(fā)生干涉時(shí)，產(chǎn)生相消干涉的條件是：(A)振動(dòng)方向相同，相位相同(B)振動(dòng)方向相反，相位相同(C)振動(dòng)方向相同，相位相反(D)振動(dòng)方向相反，相位相反6.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若用透明的薄玻璃片插入狹縫之一，且光程增加，則屏上干涉條紋將：(A)向插入玻璃片的一側(cè)移動(dòng)(B)向遠(yuǎn)離插入玻璃片的一側(cè)移動(dòng)(C)不移動(dòng)(D)隨玻璃片厚度變化而變化7.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間距d=0.5mm，縫到屏的距離L=1m，屏上觀察到第5級(jí)明紋的位置偏離中心點(diǎn)0.3mm，則入射單色光的波長(zhǎng)約為：(A)5×10??m(B)6×10??m(C)7×10??m(D)8×10??m8.產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象的條件之一是：(A)兩光源必須來(lái)自同一發(fā)光點(diǎn)(B)兩光源的強(qiáng)度必須相同(C)兩光源必須滿足相干條件(D)兩光源的振動(dòng)方向必須相同9.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將屏幕向雙縫靠近，則屏上干涉條紋的間距將：(A)變大(B)變小(C)不變(D)無(wú)法確定10.光程是指：(A)光傳播的實(shí)際路徑長(zhǎng)度(B)光傳播的實(shí)際路徑長(zhǎng)度與介質(zhì)折射率的乘積(C)光傳播的方向(D)光波的振動(dòng)頻率二、填空題（請(qǐng)將答案填在題后的橫線上。每空2分，共20分）1.光的疊加原理指出，幾列波在空間相遇時(shí)，任一點(diǎn)的振動(dòng)是各列波在該點(diǎn)引起振動(dòng)的______。2.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若用波長(zhǎng)為λ的單色光照射，則屏上相鄰兩明紋（或暗紋）中心之間的距離為_(kāi)_____。3.兩相干光源S?和S?的相位差恒定，且Δφ=π，則它們發(fā)出的光波在空間相遇時(shí)，總發(fā)生______干涉。4.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距為d，縫到屏的距離為L(zhǎng)，入射光波長(zhǎng)為λ，則第k級(jí)明紋中心到屏上中央亮紋中心（k=0）的距離為_(kāi)_____。5.若將楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的單色光源換成白光，則屏上觀察到的是______。6.在光波傳播過(guò)程中，若光波穿過(guò)折射率為n的介質(zhì)層，則這段介質(zhì)層引起的附加光程差為_(kāi)_____。7.能夠產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的兩束光稱(chēng)為_(kāi)_____。8.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若保持入射光波長(zhǎng)λ和雙縫到屏的距離L不變，增大雙縫間距d，則屏上干涉條紋的間距將______。9.光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，發(fā)生______。10.影響楊氏雙縫干涉條紋可見(jiàn)度的主要因素之一是______。三、計(jì)算題（請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟。每題10分，共30分）1.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，使用鈉光燈（λ≈589.3nm）作為光源，雙縫間距d=0.5mm，雙縫到屏的距離L=1.0m。求：（1）屏上相鄰兩明紋（或暗紋）中心之間的距離；（2）第3級(jí)明紋中心到屏上中央亮紋中心（k=0）的距離。2.用波長(zhǎng)λ=500nm的單色光進(jìn)行楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知屏到雙縫的距離L=1.0m，測(cè)得屏上第10級(jí)明紋到中央亮紋的距離為x=5.0mm。求雙縫間距d是多少？3.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果用折射率n=1.5的薄玻璃片蓋住其中一條縫，發(fā)現(xiàn)屏上的中央亮紋移動(dòng)了Δx=0.5mm（向插入玻璃片的一側(cè)移動(dòng)），已知入射光波長(zhǎng)λ=600nm，雙縫到屏的距離L=1.0m。求：（1）雙縫間距d；（2）玻璃片的厚度（假設(shè)光在玻璃中的速度與在空氣中的速度之比為n，則光在玻璃中傳播相同幾何距離時(shí)，相位變化是空氣中的n倍）。四、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)潔明了地回答下列問(wèn)題。每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述什么是光的相干條件？為什么楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)?zāi)墚a(chǎn)生干涉現(xiàn)象？2.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果其中一條縫寬度略窄于另一條縫，會(huì)對(duì)干涉條紋的可見(jiàn)度產(chǎn)生什么影響？---試卷答案一、選擇題1.(D)2.(D)3.(B)4.(B)5.(C)6.(A)7.(B)8.(C)9.(B)10.(B)二、填空題1.矢量和（或合成）2.λL/d3.相消4.kλL/d5.彩色條紋（或明暗相間的彩色條紋）6.(n-1)ld（l為介質(zhì)層厚度）7.相干光8.變小9.相消10.兩光源的相對(duì)強(qiáng)度差（或光源的非單色性）三、計(jì)算題1.解：（1）相鄰兩明紋（或暗紋）中心間距Δy=λL/dλ=589.3nm=589.3×10??md=0.5mm=0.5×10?3mL=1.0mΔy=(589.3×10??m)×(1.0m)/(0.5×10?3m)=1.178×10?3m=1.178mm（2）第k級(jí)明紋中心到屏上中央亮紋中心（k=0）的距離y_k=kλL/dk=3y_3=3×(589.3×10??m)×(1.0m)/(0.5×10?3m)=3.534×10?3m=3.534mm2.解：相鄰兩明紋（或暗紋）中心間距Δy=λL/dΔy=x/(k-1)=x/10(因?yàn)闇y(cè)得的是第10級(jí))x=5.0mm=5.0×10?3mλ=500nm=500×10??mL=1.0md=λL/Δy=(λL)/(x/10)=(500×10??m×1.0m)/(5.0×10?3m/10)=(500×10??)/(0.5×10?3)m=0.1mm3.解：（1）插入玻璃片后，中央亮紋（k=0處）處的光程差為零。設(shè)玻璃片厚度為l，光在玻璃中傳播的路程為l，光程為nl。為使中央亮紋移動(dòng)到新位置，要求一條縫的光程增加了nl，另一條縫的光程減少了nl，或者說(shuō)兩條縫的光程差變?yōu)閚l。這個(gè)光程差對(duì)應(yīng)屏上移動(dòng)了Δx的距離。屏上距離中央亮紋為Δx的點(diǎn)，其光程差應(yīng)等于Δx*(λL/d)（因?yàn)棣=λL/d，光程差與位置成正比）所以，nl=Δx*(λL/d)d=λL/(Δx/l)=(λL/Δx)*l將l=d*Δx/(nλ)代入上式，得d=λL/(Δx/l)=λL*l/(Δx)=λL*(d*Δx/(nλ))/(Δx)=d*(λL/(nλ))=dL/(nλ)需要重新整理推導(dǎo)。正確方法：插入玻璃片后，中央亮紋位置移動(dòng)了Δx。設(shè)玻璃片厚度為l，折射率為n。插入玻璃片，通過(guò)一條縫的光線增加了nl的光程，通過(guò)另一條縫的光線光程不變。為使中央亮紋移動(dòng)，兩條縫的光程差需要從0變?yōu)閚l。這個(gè)光程差nl對(duì)應(yīng)屏上移動(dòng)了Δx的距離。所以，nl=Δx*(λL/d)d=λL/(Δx/l)=λL*l/Δx因?yàn)閘=Δx*(d/(nλ))（從nl=Δx*(λL/d)得出）將l代回d的表達(dá)式：d=λL*[Δx*(d/(nλ))]/Δx=λL*d/(nλ)=>d2=nλ2L/λ=>d=√(nλL)*修正*更正推導(dǎo)：d=λL/(Δx/l)=λL*l/Δx=λL*[Δx*(d/(nλ))]/Δx=λL*d/(nλ)=>d=nλL/λ=nLλd=nλL/Δxd=(600×10??m)*(1.0m)/(0.5×10?3m)/1.5=(600×10??)/(0.75×10?3)m=0.8m（2）玻璃片厚度l=Δx*d/(nλ)l=0.5×10?3m*0.8m/(1.5*600×10??m)=(0.4×10?3)/(900×10??)m=0.4/0.9×10?m≈0.444mm四、簡(jiǎn)答題1.光的相干條件是指能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩束光必須滿足同頻率（或波長(zhǎng)）、恒定相位差（或穩(wěn)定的振動(dòng)方向關(guān)系）的要求。楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)?zāi)墚a(chǎn)生干涉現(xiàn)象，是因?yàn)閺耐还?/p>