2025年大學(xué)物理（光的雙折射）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.光在各向異性介質(zhì)中傳播時(shí)，關(guān)于光的雙折射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是A.尋常光和非常光的傳播速度相同B.尋常光和非常光都是自然光C.尋常光遵守折射定律，非常光不遵守折射定律D.尋常光和非常光的光矢量振動(dòng)方向不同2.一束自然光入射到方解石晶體上，關(guān)于折射光的說(shuō)法正確的是A.只有一束折射光B.有兩束折射光，且都是線偏振光C.有兩束折射光，一束是尋常光，一束是非常光D.有兩束折射光，且兩束光的傳播方向相同3.光在雙折射晶體中傳播時(shí)，尋常光的主折射率n?和非常光的主折射率ne的關(guān)系是A.n?＞neB.n?＜neC.n?=neD.與晶體種類有關(guān)，可能n?＞ne，也可能n?＜ne4.對(duì)于單軸晶體，光軸方向上的光A.只有尋常光B.只有非常光C.尋常光和非常光傳播情況相同D.既不是尋常光也不是非常光5.當(dāng)光在雙折射晶體中傳播時(shí)，若光的傳播方向與光軸方向垂直，此時(shí)A.只有尋常光傳播B.只有非常光傳播C.尋常光和非常光傳播速度相同D.尋常光和非常光傳播速度不同6.一束光從空氣入射到雙折射晶體表面，關(guān)于折射光的偏振態(tài)，下列說(shuō)法正確的是A.兩束折射光都是自然光B.兩束折射光都是線偏振光C.一束是自然光，一束是線偏振光D.一束是部分偏振光，一束是線偏振光7.光在雙折射晶體中傳播時(shí)，尋常光的振動(dòng)方向A.垂直于光軸B.平行于光軸C.與光的傳播方向垂直D.與光的傳播方向平行8.對(duì)于雙折射晶體，下列關(guān)于光軸的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.光軸是晶體中一個(gè)特殊的方向B.沿光軸方向傳播的光不發(fā)生雙折射C.光軸方向上的光只有一種傳播速度D.不同晶體的光軸方向不同9.當(dāng)一束光以一定角度入射到雙折射晶體表面時(shí)，關(guān)于兩束折射光的傳播方向，下列說(shuō)法正確的是A.兩束折射光的傳播方向相互平行B.兩束折射光的傳播方向相互垂直C.兩束折射光的傳播方向夾角與入射角有關(guān)D.兩束折射光的傳播方向夾角與晶體種類有關(guān)10.光在雙折射晶體中傳播時(shí)，非常光的傳播速度與A.光的頻率有關(guān)B.光的波長(zhǎng)有關(guān)C.光的傳播方向有關(guān)D.以上都有關(guān)第II卷（非選擇題，共70分）（一）填空題（每題4分，共20分）答題要求：把答案填在題中橫線上。1.光的雙折射現(xiàn)象中，晶體中存在一個(gè)特殊方向，沿此方向傳播的光不發(fā)生雙折射，這個(gè)方向稱為_(kāi)_____。2.對(duì)于單軸晶體，當(dāng)光的傳播方向與光軸方向夾角為θ時(shí)，非常光的折射率ne(θ)與光軸方向的主折射率ne的關(guān)系為ne(θ)=______。3.光在雙折射晶體中傳播時(shí)，尋常光的波面是______，非常光的波面是______。4.一束自然光入射到方解石晶體上，產(chǎn)生的兩束折射光中，______光的傳播速度隨傳播方向變化，______光的傳播速度不隨傳播方向變化。5.雙折射晶體中，光軸方向上的光只有______種傳播速度，而垂直光軸方向上，尋常光和非常光的傳播速度______。（二）簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）答題要求：簡(jiǎn)要回答問(wèn)題，條理清晰。1.簡(jiǎn)述光的雙折射現(xiàn)象的本質(zhì)原因。2.如何區(qū)分雙折射晶體中的尋常光和非常光。（三）計(jì)算題（每題15分，共30分）答題要求：寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟。只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。1.已知某單軸晶體的主折射率n?=1.65，ne=1.48。一束光以入射角i=30°入射到晶體表面，光軸與晶體表面平行。求兩束折射光的折射角。2.一厚度為d=0.05mm的方解石晶片，光軸與表面平行。一束波長(zhǎng)λ=589.3nm的單色光垂直入射到晶片上。已知方解石的n?=1.658，ne=1.486。求兩束折射光通過(guò)晶片后的光程差。（四）材料分析題（共20分）答題要求：認(rèn)真閱讀材料，回答問(wèn)題。材料：在研究光的雙折射現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)某些晶體在不同方向上對(duì)光的傳播有不同的影響。例如，當(dāng)一束光垂直入射到某雙折射晶體表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩束折射光。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其中一束光始終遵守折射定律，稱為尋常光；另一束光不遵守通常的折射定律，稱為非常光。尋常光的傳播速度在晶體中各方向相同，而非常光的傳播速度隨傳播方向變化。通過(guò)對(duì)不同晶體的研究，還發(fā)現(xiàn)晶體的光軸方向?qū)獾碾p折射特性起著關(guān)鍵作用。問(wèn)題1：根據(jù)材料，簡(jiǎn)述尋常光和非常光在傳播特性上的主要區(qū)別。（10分）問(wèn)題2：光軸方向在雙折射現(xiàn)象中起到了什么關(guān)鍵作用？（10分）（五）綜合論述題（共20分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)給定的主題進(jìn)行全面、深入的論述。主題：光的雙折射現(xiàn)象在實(shí)際中的應(yīng)用。答案：第I卷答案：1.D2.C3.D4.C5.D6.B7.A8.C9.C10.D第II卷答案：（一）1.光軸2.ne/√(1-(sin2θ)/(n2e/n2?))3.球面；旋轉(zhuǎn)橢球面4.非常；尋常5.一；不同（二）1.雙折射現(xiàn)象本質(zhì)是晶體的各向異性導(dǎo)致光在其中傳播時(shí)，光矢量振動(dòng)方向不同的光具有不同的傳播速度和折射規(guī)律。2.尋常光遵守折射定律，傳播速度各向同性；非常光不遵守普通折射定律，傳播速度隨方向變。可通過(guò)觀察折射光是否遵守折射定律及傳播速度是否變化區(qū)分。（三）1.由折射定律n?sini=n?sinr?，n?sini=n?sinr?，n?=空氣折射率約1，n??=1.65，n??=1.48，i=30°，可算出r?和r?。2.光程差δ=(n?-ne)d，代入數(shù)據(jù)計(jì)算。（四）1.尋常光傳播速度各向相同且遵守折射定律，非常光傳播速度隨方向變且不遵守普通折射定律。2.光軸方向決定了雙折射特性，沿光軸不發(fā)生雙折射，垂直光軸時(shí)尋常光和非常光特性差異明顯，是研究雙折射現(xiàn)象的關(guān)