2025年大學(xué)本科二年級(jí)（物理學(xué)）光學(xué)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)將答案填寫在每題后面的括號(hào)內(nèi)。每題3分，共10題。1.光在真空中的傳播速度為c，在折射率為n的介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度v為（）A.c/nB.ncC.cD.n/c2.一束光從空氣射向折射率為n的某種介質(zhì)，入射角為i，折射角為r，則（）A.sini/sinr=nB.sinr/sini=nC.sini=nsinrD.sinr=nsini3.以下哪種現(xiàn)象不屬于光的干涉（）A.肥皂泡上的彩色條紋B.牛頓環(huán)C.單縫衍射條紋D.薄膜干涉條紋4.對(duì)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下說法正確的是（）A.增大雙縫間距，條紋間距增大B.減小雙縫到光屏的距離，條紋間距增大C.用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光，條紋間距增大D.條紋間距與光的頻率無關(guān)5.光的偏振現(xiàn)象說明（）A.光是縱波B.光是橫波C.光具有粒子性D.光具有波動(dòng)性6.自然光通過偏振片后，光強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢.1/2B.1/3C.1/4D.不變7.一束光垂直入射到光柵上，在屏上可能出現(xiàn)的衍射條紋是（）A.零級(jí)明紋B.一級(jí)明紋C.二級(jí)明紋D.以上都有可能8.對(duì)于邁克爾遜干涉儀，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.可以用來測(cè)量光的波長(zhǎng)B.可以觀察到等傾干涉條紋C.可以觀察到等厚干涉條紋D.只能用于可見光的測(cè)量9.當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，全反射臨界角C滿足（）A.sinC=nB.sinC=1/nC.cosC=nD.cosC=1/n10.以下哪種光學(xué)元件可以改變光的傳播方向（）A.平面鏡B.凸透鏡C.凹透鏡D.以上都是第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述光的折射定律的內(nèi)容，并說明其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。12.（15分）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間距d=0.5mm，雙縫到光屏的距離L=1m，用波長(zhǎng)λ=500nm的光照射，求：（1）相鄰明紋的間距；（2）若將整個(gè)裝置放入折射率n=1.5的介質(zhì)中，相鄰明紋的間距又為多少？13.（15分）一束自然光通過兩個(gè)偏振片，第一個(gè)偏振片的偏振化方向?yàn)镻1，第二個(gè)偏振片的偏振化方向?yàn)镻2，且P1與P2的夾角為θ。求：（1）當(dāng)自然光通過這兩個(gè)偏振片后，光強(qiáng)I與入射光強(qiáng)I0的關(guān)系；（2）當(dāng)θ=30°時(shí)，光強(qiáng)I與I0的比值。14.（15分）材料：在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)用到各種光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)不同的功能。例如，透鏡可以對(duì)光進(jìn)行聚焦或發(fā)散，平面鏡可以改變光的傳播方向。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)凸透鏡，其焦距為f=10cm。問題：當(dāng)一個(gè)物體放在凸透鏡前15cm處時(shí)，求像的位置和性質(zhì)。15.（15分）材料：光的干涉和衍射現(xiàn)象在很多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。比如在光學(xué)精密測(cè)量中，利用干涉條紋的變化可以精確測(cè)量微小的長(zhǎng)度變化。在天文觀測(cè)中，通過分析恒星發(fā)出的光的衍射圖案，可以了解恒星的一些物理特性。問題：請(qǐng)舉例說明光的干涉和衍射現(xiàn)象在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用，并簡(jiǎn)要說明其原理。答案：1.A2.A3.C4.C5.B6.A7.D8.D9.B10.D11.光的折射定律內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)；折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即sini/sinr=n（n為介質(zhì)相對(duì)空氣對(duì)于該光的折射率）。應(yīng)用：如眼鏡利用光的折射來矯正視力；光纖通信利用光在光纖中全反射和折射來傳輸信息等。12.（1）根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=λL/d，代入數(shù)據(jù)可得Δx=1mm。（2）在介質(zhì)中，光的波長(zhǎng)變?yōu)棣?=λ/n，此時(shí)相鄰明紋間距Δx'=λ'L/d=λL/(nd)，代入數(shù)據(jù)得Δx'=2/3mm。13.（1）根據(jù)馬呂斯定律，I=I0cos2θ。（2）當(dāng)θ=30°時(shí)，I=I0cos230°=3I0/4，所以I/I0=3/4。14.根據(jù)凸透鏡成像公式1/u+1/v=1/f，已知u=15cm，f=10cm，代入可得v=30cm。像距為30cm，且像為倒立、放大的實(shí)像。15.例如在全息照相中，利用光的干涉原理記錄物體的全部信息，包括振幅和相位。物體發(fā)出的光與參考光干涉，形成干涉條紋