2025年大學物理實驗A（光學實驗操作）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）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選項中，只有一項是符合題目要求的。1.在光學實驗中，關于光的干涉現(xiàn)象，以下說法正確的是A.只有頻率相同的兩束光才能產(chǎn)生干涉B.干涉條紋的間距與光的波長無關C.光的干涉現(xiàn)象違背了光的直線傳播原理D.干涉條紋的亮度是均勻分布的2.用邁克爾遜干涉儀測量微小長度變化時，以下操作正確的是A.測量過程中不需要調(diào)整儀器的初始狀態(tài)B.直接觀察干涉條紋的變化來測量長度C.需保證兩束光的光程差變化穩(wěn)定D.測量精度與光源的強度無關3.關于分光計的使用，下列說法錯誤的是A.分光計可以用來測量角度B.調(diào)節(jié)分光計需要進行多個步驟的精細調(diào)整C.測量前不需要對分光計進行校準D.分光計的望遠鏡需要調(diào)節(jié)到合適的狀態(tài)4.在單縫衍射實驗中，當縫寬增大時，衍射條紋會A.變寬B.變窄C.亮度增加D.亮度不變5.對于光的偏振現(xiàn)象，以下理解正確的是A.自然光通過偏振片后會變成完全偏振光B.偏振光只能沿一個方向振動C.光的偏振現(xiàn)象在日常生活中很常見D.偏振片不能用于鑒別光的偏振狀態(tài)6.用牛頓環(huán)測量透鏡曲率半徑時，以下因素會影響測量結果的是A.測量時的環(huán)境溫度B.牛頓環(huán)的中心位置C.觀察牛頓環(huán)的角度D.以上都是7.在光學實驗中，常用的光源是A.普通手電筒B.激光光源和鈉光燈等C.蠟燭D.太陽光8.關于光的折射定律，以下表述正確的是A.入射角與折射角成正比B.折射光線與入射光線在同一平面內(nèi)C.光在不同介質(zhì)中的傳播速度相同D.折射定律只適用于某些特定介質(zhì)9.利用雙棱鏡干涉測量波長時，以下操作步驟正確的順序是①調(diào)整雙棱鏡的位置②觀察干涉條紋③測量干涉條紋間距④計算波長A.①②③④B.②①③④C.③②①④D.④③②①10.在光學實驗中，為了減少誤差，以下做法正確的是A.多次測量取平均值B.實驗過程中隨意改變實驗條件C.不考慮儀器的精度D.只進行一次測量第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡述光的干涉原理，并說明邁克爾遜干涉儀是如何利用干涉原理進行測量的。12.（15分）在分光計實驗中，簡述調(diào)節(jié)分光計望遠鏡聚焦無窮遠的步驟。13.（15分）材料：在單縫衍射實驗中，已知單縫寬度為a，入射光波長為λ，屏幕到單縫的距離為D。題目：請推導單縫衍射中央明紋寬度的表達式。14.（15分）材料：用牛頓環(huán)測量透鏡曲率半徑時，測得第k級暗環(huán)半徑為rk，第k+m級暗環(huán)半徑為rk+m。題目：請推導透鏡曲率半徑R的表達式。15.（15分）材料：在光的偏振實驗中，讓自然光通過偏振片P1后，再通過偏振片P2，當P2相對于P1轉(zhuǎn)動時，觀察到透射光強度的變化。題目：請解釋這種光強變化現(xiàn)象，并說明如何利用此現(xiàn)象測量偏振光的偏振度。答案：1.A2.C3.C4.B5.B6.D7.B8.B9.A10.A11.光的干涉原理：兩列頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光波相遇時，在疊加區(qū)域會形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。邁克爾遜干涉儀利用分振幅法產(chǎn)生兩束相干光，通過移動可動反射鏡改變兩束光的光程差，從而產(chǎn)生干涉條紋。根據(jù)干涉條紋的變化情況，如條紋的移動數(shù)量等，可測量微小長度變化等物理量。12.調(diào)節(jié)分光計望遠鏡聚焦無窮遠的步驟：首先，將平面鏡放置在載物臺上，使望遠鏡對準平面鏡。然后，調(diào)節(jié)目鏡，使十字叉絲清晰可見。接著，調(diào)節(jié)物鏡焦距，使望遠鏡能看到清晰的平面鏡反射回來的十字叉絲像。此時，望遠鏡已聚焦無窮遠。13.單縫衍射中央明紋寬度的推導：根據(jù)單縫衍射暗紋公式asinθ=kλ（k=±1,±2,...），中央明紋兩側(cè)的一級暗紋對應k=±1。當k=1時，sinθ1=λ/a；當k=-1時，sinθ2=-λ/a。中央明紋寬度x=2Dtanθ，由于θ較小，tanθ≈sinθ，所以中央明紋寬度x=2Dλ/a。14.透鏡曲率半徑R的推導：由牛頓環(huán)暗環(huán)半徑公式rk2=kRλ，rk+m2=(k+m)Rλ。兩式相減得rk+m2-rk2=mRλ，所以R=(rk+m2-rk2)/(mλ)。15.光強變化現(xiàn)象解釋：自然光通過偏振片P1后變?yōu)榫€偏振光，再通過偏振片P2時，如果P2透振方向與P1透振方向夾角為θ，根據(jù)馬呂斯定律，透射光強度I=I0cos2θ。當P2轉(zhuǎn)