2025年大學(xué)物理學(xué)（光學(xué)專(zhuān)題）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）請(qǐng)將每小題的答案填在題后的括號(hào)內(nèi)。（總共6題，每題5分）1.關(guān)于光的干涉，以下說(shuō)法正確的是（）A.兩列光波相遇時(shí)一定能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C.干涉條紋是等間距的平行線D.干涉現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的重要表現(xiàn)答案：BD。兩列光波相遇時(shí)要產(chǎn)生干涉現(xiàn)象需滿足頻率相同、相位差恒定等條件，A錯(cuò)誤；只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，B正確；干涉條紋不一定是等間距的平行線，不同干涉裝置條紋不同，C錯(cuò)誤；干涉現(xiàn)象體現(xiàn)了光的波動(dòng)性，D正確。2.用單色光照射雙縫，在光屏上出現(xiàn)明、暗相間的條紋，下列說(shuō)法正確的是（）A.相鄰兩條明條紋的間距相等B.中央條紋一定是明條紋C.明條紋的寬度大于暗條紋的寬度D.若把光屏向雙縫靠近，條紋間距會(huì)變大答案：AB。雙縫干涉條紋間距是相等的，A正確；中央條紋一定是明條紋，B正確；明條紋和暗條紋寬度相等，C錯(cuò)誤；光屏向雙縫靠近，條紋間距會(huì)變小，D錯(cuò)誤。3.光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了（）A.光具有波動(dòng)性B.光具有粒子性C.光沿直線傳播D.光的傳播不需要介質(zhì)答案：A。光的衍射現(xiàn)象是光波動(dòng)性的重要體現(xiàn)，說(shuō)明光具有波動(dòng)性，A正確；光的粒子性通過(guò)光電效應(yīng)等體現(xiàn)，B錯(cuò)誤；光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，但衍射說(shuō)明光不只是沿直線傳播，C錯(cuò)誤；光的傳播不需要介質(zhì)不是衍射說(shuō)明的內(nèi)容，D錯(cuò)誤。4.對(duì)于光的偏振，以下認(rèn)識(shí)正確的是（）A.自然光通過(guò)偏振片后成為偏振光B.偏振光不能再通過(guò)偏振片C.立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象D.透過(guò)偏振片看黑板上的字，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片有時(shí)會(huì)看到黑板反光答案：ACD。自然光通過(guò)偏振片后成為偏振光，A正確；偏振光可以通過(guò)與它偏振方向相同的偏振片，B錯(cuò)誤；立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象，C正確；透過(guò)偏振片看黑板上的字，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片有時(shí)會(huì)看到黑板反光，因?yàn)楹诎蹇赡馨l(fā)生了偏振反射，D正確。5.關(guān)于光的干涉和衍射，下列說(shuō)法正確的是（）A.干涉和衍射都是波特有的現(xiàn)象B.光的干涉條紋是等間距的，衍射條紋是不等間距的C.干涉和衍射都說(shuō)明光具有波動(dòng)性D.光的干涉和衍射現(xiàn)象都可以用波動(dòng)理論來(lái)解釋答案：ABCD。干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，A正確；光的干涉條紋是等間距的，衍射條紋是不等間距的，B正確；干涉和衍射都體現(xiàn)了光的波動(dòng)性，C正確；光的干涉和衍射現(xiàn)象都能用波動(dòng)理論解釋?zhuān)珼正確。6.以下關(guān)于光的說(shuō)法正確的是（）A.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變B.光在真空中的傳播速度最大C.光的顏色由光的頻率決定D.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯答案：ABCD。光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，A正確；光在真空中傳播速度最大，B正確；光的顏色由頻率決定，C正確；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，D正確。第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）簡(jiǎn)述光的干涉原理。答：兩列頻率相同、相位差恒定的光波相遇時(shí)，在疊加區(qū)域某些地方光振動(dòng)始終加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；在另一些地方光振動(dòng)始終減弱，出現(xiàn)暗條紋，這種現(xiàn)象叫光的干涉。其原理基于波的疊加原理，兩列波疊加時(shí)，振動(dòng)方向相同的區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，振動(dòng)方向相反的區(qū)域振動(dòng)減弱，從而形成干涉條紋。8.（15分）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間距d=0.2mm，雙縫到光屏的距離L=1m，用波長(zhǎng)λ=500nm的單色光照射雙縫。求：（1）相鄰兩條明條紋的間距；（2）若將整個(gè)裝置放入折射率n=1.5的介質(zhì)中，相鄰兩條明條紋的間距變?yōu)槎嗌?？解：?）根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式$\Deltax=\frac{L\lambda}vpvtjxr$，代入數(shù)據(jù)可得：$\Deltax=\frac{1\times500\times10^{-9}}{0.2\times10^{-3}}=2.5\times10^{-3}m=2.5mm$。（2）光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)$\lambda'=\frac{\lambda}{n}$，則在介質(zhì)中相鄰兩條明條紋的間距$\Deltax'=\frac{L\lambda'}xvlrhdj=\frac{L\lambda}{nd}$，代入數(shù)據(jù)得：$\Deltax'=\frac{1\times500\times10^{-9}}{1.5\times0.2\times10^{-3}}=\frac{5}{3}\times10^{-3}m\approx1.67mm$。9.（15分）一束自然光垂直通過(guò)兩個(gè)偏振片，已知兩偏振片的偏振化方向夾角為60°，求透射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)之比。解：設(shè)入射光強(qiáng)為$I_0$，通過(guò)第一個(gè)偏振片后光強(qiáng)變?yōu)?I_1=\frac{I_0}{2}$，根據(jù)馬呂斯定律，通過(guò)第二個(gè)偏振片后的光強(qiáng)$I_2=I_1\cos^{2}60°$，即$I_2=\frac{I_0}{2}\times(\frac{1}{2})^{2}=\frac{I_0}{8}$，所以透射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)之比為$\frac{I_2}{I_0}=\frac{1}{8}$。10.（15分）材料：用白光照射單縫會(huì)出現(xiàn)彩色衍射條紋。問(wèn)題：分析白光照射單縫出現(xiàn)彩色衍射條紋的原因。答：白光包含各種不同波長(zhǎng)的光。當(dāng)白光照射單縫時(shí)，不同波長(zhǎng)的光發(fā)生衍射。由于衍射條紋的位置與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)不同，衍射角不同，所以各種波長(zhǎng)的光在光屏上形成的衍射條紋位置不同，從而出現(xiàn)彩色衍射條紋。例如，紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，衍射角較大，其條紋在外側(cè)；紫光波長(zhǎng)較短，衍射角較小，其條紋在內(nèi)側(cè)，這樣就形成了由紅到紫等多種顏色依次排列的彩色衍射條紋。11.（15分）材料：在研究光的偏振現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)偏振片的偏振化方向與光的偏振方向垂直時(shí)，光幾乎不能通過(guò)偏振片。問(wèn)題：若有一束光，已知其可能是自然光或偏振光，如何利用偏振片判斷這束光的類(lèi)型？答：讓這束光通過(guò)偏振片，然后轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片。如果在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，光的強(qiáng)度沒(méi)有變化，始終保持一樣亮，那么