2025年大學(xué)本科二年級(jí)（物理學(xué)）光學(xué)綜合試題及答案

（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：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。1.關(guān)于光的干涉，以下說法正確的是（）A.只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.光的干涉現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光的衍射現(xiàn)象說明光具有粒子性C.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上距兩狹縫的路程差為波長(zhǎng)整數(shù)倍的地方出現(xiàn)暗條紋D.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，把入射光由紅光換成紫光，相鄰亮條紋間距變寬2.一束光從空氣射向折射率\(n=\sqrt{2}\)的某種玻璃的表面，如圖所示。\(i\)代表入射角，則（）A.當(dāng)\(i\gt45^{\circ}\)時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無論入射角\(i\)是多大，折射角\(r\)都不會(huì)超過\(45^{\circ}\)C.當(dāng)入射角\(i=45^{\circ}\)時(shí)，折射角\(r=30^{\circ}\)D.當(dāng)入射角\(i=60^{\circ}\)時(shí)，反射光線與折射光線垂直3.用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下述說法中正確的是（）A.相鄰干涉條紋之間的距離相等B.中央明條紋寬度是兩邊明條紋寬度的2倍C.屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增大D.在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距4.如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為\(\theta\)，經(jīng)折射后射出\(a\)、\(b\)兩束光線，則（）A.在玻璃中，\(a\)光的傳播速度小于\(b\)光的傳播速度B.在真空中，\(a\)光的波長(zhǎng)小于\(b\)光的波長(zhǎng)C.玻璃磚對(duì)\(a\)光的折射率小于對(duì)\(b\)光的折射率D.若改變光束的入射方向使\(\theta\)角逐漸變大，則折射光線\(a\)首先消失E.分別用\(a\)、\(b\)光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，\(a\)光的干涉條紋間距大于\(b\)光的干涉條紋間距5.如圖所示，一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射向玻璃三棱鏡，出射光分成\(a\)、\(b\)兩束，則（）A.在玻璃中，\(a\)光的傳播速度小于\(b\)光的傳播速度B.在真空中，\(a\)光的波長(zhǎng)大于\(b\)光的波長(zhǎng)C.玻璃磚對(duì)\(a\)光產(chǎn)生的臨界角小于對(duì)\(b\)光產(chǎn)生的臨界角D.若用\(a\)光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則用\(b\)光照射該金屬也一定能發(fā)生光電效應(yīng)E.分別用\(a\)、\(b\)光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，\(a\)光的干涉條紋間距小于\(b\)光的干涉條紋間距6.如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為\(\theta\)，經(jīng)折射后射出\(a\)、\(b\)兩束光線，則（）A.在玻璃中，\(a\)光的傳播速度小于\(b\)光的傳播速度B.在真空中，\(a\)光的波長(zhǎng)小于\(b\)光的波長(zhǎng)C.玻璃磚對(duì)\(a\)光的折射率小于對(duì)\(b\)光的折射率D.若改變光束的入射方向使\(\theta\)角逐漸變大，則折射光線\(a\)首先消失E.分別用\(a\)、\(b\)光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，\(a\)光的干涉條紋間距大于\(b\)光的干涉條紋間距第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）答題要求：請(qǐng)簡(jiǎn)述光的干涉原理，并說明其在實(shí)際生活中的一個(gè)應(yīng)用。8.（15分）答題要求：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)\(\lambda=500nm\)的單色光照射雙縫。求：（1）光屏上相鄰兩條亮條紋間的距離\(\Deltax\)；（2）若將整個(gè)裝置放入折射率\(n=\frac{4}{3}\)的某種透明液體中，光屏上相鄰兩條亮條紋間的距離\(\Deltax'\)變?yōu)槎嗌伲?.（15分）答題要求：如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為\(\theta\)，經(jīng)折射后射出\(a\)、\(b\)兩束光線。已知玻璃磚對(duì)\(a\)光的折射率\(n_a=\sqrt{2}\)，對(duì)\(b\)光的折射率\(n_b=\frac{4}{3}\)。求：（1）\(\theta\)角的大小；（2）\(a\)、\(b\)兩束光在玻璃磚中的傳播時(shí)間之比\(t_a:t_b\)。10.（20分）材料：在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)用到各種光學(xué)元件來改變光的傳播方向和特性。例如，平面鏡可以改變光的傳播方向，三棱鏡可以使光發(fā)生色散等。答題要求：請(qǐng)分析平面鏡和三棱鏡在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用，并舉例說明它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中的場(chǎng)景。11.（20分）材料：光的偏振現(xiàn)象在現(xiàn)代科技中有廣泛的應(yīng)用。例如，在3D電影中，通過偏振眼鏡可以使觀眾看到立體的畫面。答題要求：請(qǐng)解釋光的偏振現(xiàn)象，并說明其在3D電影中的具體應(yīng)用原理。答案：1.A2.B3.A4.ABDE5.ACE6.ABDE7.光的干涉原理：兩列頻率相同且相位差恒定的光波在相遇區(qū)域疊加時(shí)，會(huì)形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。實(shí)際生活應(yīng)用：如增透膜，利用光的干涉原理，使膜的厚度滿足一定條件，使反射光相互抵消，增加透射光強(qiáng)度。8.（1）根據(jù)\(\Deltax=\frac{L\lambda}c0qcsws\)，可得\(\Deltax=2.5mm\)。（2）在液體中，光的波長(zhǎng)變?yōu)閈(\lambda'=\frac{\lambda}{n}\)，則\(\Deltax'=\frac{L\lambda'}2cgwsao=\frac{L\lambda}{nd}=1.875mm\)。9.（1）由\(n=\frac{\sin\theta_{1}}{\sin\theta_{2}}\)，對(duì)于\(a\)光，\(\sin\theta=\frac{\sinr_a}{n_a}\)，\(r_a=45^{\circ}\)，可得\(\theta=45^{\circ}\)。（2）\(v=\frac{c}{n}\)，\(t=\frac{s}{v}\)，\(s\)相同，\(t_a:t_b=n_b:n_a=4:3\sqrt{2}\)。10.平面鏡作用：改變光的傳播方向，使光線按照預(yù)定路徑傳播。如潛望鏡利用平面鏡改變光傳播方向?qū)崿F(xiàn)觀察