2025年大學三年級（光學）光學基礎試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.光的干涉現(xiàn)象的本質是A.光的波動性的體現(xiàn)B.光的粒子性的體現(xiàn)C.光的折射現(xiàn)象D.光的反射現(xiàn)象答案：A2.楊氏雙縫干涉實驗中，若雙縫間距增大，則干涉條紋間距A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：B3.光從一種介質進入另一種介質時，頻率不變，波長和波速會發(fā)生變化，這是因為A.介質對光的吸收作用B.介質對光的散射作用C.介質對光的折射作用D.介質對光的干涉作用答案：C4.光的衍射現(xiàn)象中，當障礙物尺寸與光的波長相比A.障礙物尺寸遠大于波長時，衍射現(xiàn)象明顯B.障礙物尺寸遠小于波長時，衍射現(xiàn)象明顯C.障礙物尺寸與波長相近時，衍射現(xiàn)象明顯D.衍射現(xiàn)象與障礙物尺寸和波長關系無關答案：C5.一束自然光通過偏振片后，光強會A.增強B.減弱C.不變D.先增強后減弱答案：B6.以下哪種光不是偏振光A.自然光B.線偏振光C.圓偏振光D.橢圓偏振光答案：A7.光的色散現(xiàn)象是由于不同顏色的光在介質中A.傳播速度不同B.頻率不同C.波長不同D.以上都是答案：D8.薄膜干涉中，等傾干涉條紋的特點是A.條紋是一系列同心圓環(huán)B.條紋間距相等C.條紋中心級次最高D.以上都對答案：D9.光在真空中的傳播速度為c，在某種介質中的傳播速度為v，則該介質的折射率n為A.n=c/vB.n=v/cC.n=cvD.n=1/(cv)答案：A10.對于光的干涉和衍射現(xiàn)象，以下說法正確的是A.干涉和衍射都是光的波動性的表現(xiàn)B.干涉條紋和衍射條紋本質上是一樣的C.干涉現(xiàn)象中，兩束光的光程差必須是波長的整數(shù)倍D.衍射現(xiàn)象中，障礙物尺寸越小，衍射越不明顯答案：A第II卷（非選擇題，共70分）二、填空題（共20分，每空2分）1.光的干涉條件是兩束光的______相同，______穩(wěn)定。答案：頻率，相位差2.雙縫干涉實驗中，若用波長為λ的單色光照射，雙縫間距為d，屏到雙縫的距離為L，則相鄰明條紋間距Δx=______。答案：λL/d3.光的衍射分為______衍射和______衍射。答案：菲涅耳，夫瑯禾費4.馬呂斯定律指出，強度為I0的線偏振光通過偏振片后，出射光強I=______。答案：I0cos2θ（θ為偏振光振動方向與偏振片偏振化方向的夾角）5.光的色散現(xiàn)象中，牛頓發(fā)現(xiàn)太陽光通過三棱鏡后會分解成______、______、______、______、______、______、______七種顏色的光。答案：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫三、簡答題（共20分，每題10分）1.簡述光的干涉現(xiàn)象的原理及應用。答案：光的干涉是兩列或多列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。其原理基于光的波動性。應用廣泛，如干涉儀可用于精密測量長度、厚度等；在光學薄膜技術中，利用干涉原理制造增透膜、高反膜等；還可用于檢測光學元件表面平整度等。2.簡述光的衍射現(xiàn)象的原理及應用。答案：光的衍射是光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，光將偏離直線傳播的路徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。原理是光的波動性。應用有光柵光譜儀利用衍射光柵進行光譜分析；在X射線衍射中用于分析晶體結構；還可用于制作衍射光學元件，實現(xiàn)特殊的光學功能。四、論述題（共15分）閱讀材料：在研究光的偏振現(xiàn)象時，我們發(fā)現(xiàn)當一束自然光通過偏振片后，光強會減弱，并且只有沿著偏振片偏振化方向振動的光才能通過。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當兩偏振片的偏振化方向相互平行時，透過的光強最大；當兩偏振片的偏振化方向相互垂直時，幾乎沒有光透過。請論述光的偏振現(xiàn)象在實際生活中的應用，并舉例說明。答案：光的偏振現(xiàn)象在實際生活中有諸多應用。在攝影中，利用偏振鏡可以減少水面、玻璃等光滑表面反射光的干擾，使拍攝的景物更加清晰真實。比如拍攝湖面景色時，可消除水面反射光，突出湖水和湖底景物。在3D電影技術中，通過偏振光原理，讓觀眾佩戴特殊眼鏡，左眼和右眼看到不同偏振方向的圖像，從而產生立體感。液晶顯示器（LCD）利用液晶的偏振特性來控制光的透過和阻擋，實現(xiàn)圖像顯示。五、計算題（共15分）在雙縫干涉實驗中，用波長λ=500nm的單色光照射，雙縫間距d=0.2mm，屏到雙縫的距離L=1m。求：1.相鄰明條紋間距Δx。答案：根據(jù)公式Δx=λL/d，代入數(shù)據(jù)可得：Δx=500×10??×1/(0.2×10?3)=2.5×10?3m=2.5mm。2.若將整個裝置放入折射率n=1.5的介質中，相鄰明條紋間距變?yōu)槎嗌?？答案：光在介質中的波長λ'=λ/