专升本理工科2025年光学原理试卷（含答案）

专升本理工科2025年光学原理试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.在杨氏双缝干涉实验中，若用白光光源替换单色光光源，则干涉条纹将发生以下变化：A.完全消失B.变为彩色的均匀光幕C.条纹间距变大，且变为彩色的D.条纹间距变小，且变为彩色的2.光的衍射现象表明：A.光是粒子性的B.光是横波C.光具有波动性D.光的传播速度是恒定的3.一束光从空气射入折射率为n的介质，若入射角为30°，则折射角为：A.30°B.60°C.sin⁻¹(1/2)D.sin⁻¹(n/2)4.下列哪一种现象是光的偏振现象？A.光的反射B.光的折射C.光的干涉D.光的散射5.薄透镜的焦距为f，物体距离透镜为2f，则像距离透镜为：A.f/2B.fC.2fD.4f6.一束光强为I₀的光通过偏振片A，再通过偏振片B，若两偏振片的偏振化方向垂直，则出射光强为：A.I₀B.I₀/2C.I₀/4D.07.在光程差的表达式中，光程是指：A.光传播的实际路径长度B.光传播的实际路径长度与介质折射率的乘积C.光传播的方向D.光的频率8.理想反射镜成像的特点是：A.像与物等大、等距、正立B.像与物等大、等距、倒立C.像与物不等大、不等距、正立D.像与物不等大、不等距、倒立9.光源发出的光波在传播过程中，其振动方向始终在垂直于传播方向的平面内振动，这种光称为：A.自然光B.圆偏振光C.线偏振光D.椭偏振光10.一束单色光垂直入射到厚度为d、折射率为n的薄膜上，发生薄膜干涉，若要使反射光加强，则薄膜两表面的光程差应为：A.ndB.(2k+1)λ/2n(k为整数)C.2ndD.kλ(k为整数)二、填空题（每小题2分，共20分。请将答案填写在题中的横线上。）1.光在真空中传播的速度约为______。2.光的干涉现象是______现象。3.光的衍射分为______衍射和______衍射。4.布儒斯特定律指出，当光从折射率为n₁的介质射向折射率为n₂的介质时，若入射角等于______，则反射光是完全偏振的。5.薄透镜成像公式为______。6.光的波长是指______。7.半波损失是指光从光疏介质射向光密介质在界面反射时，反射光相比入射光相位发生______的现象。8.光通过第一个偏振片后，其偏振态变为______。9.几何光学是研究光在均匀介质中传播规律的学科，其理论基础是______定律和______定律。10.光的散射是指光在传播过程中被介质中粒子______或______所引起的现象。三、计算题（每小题10分，共30分。请写出必要的公式、代入的数值和计算过程。）1.在杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为d=0.5mm，缝到屏幕的距离为D=1m，使用波长λ=500nm的单色光照射，求屏幕上相邻两条明纹之间的距离。2.一束单色光垂直入射到厚度为0.1μm、折射率为1.5的肥皂膜上，肥皂膜的上方和下方均为空气。求在可见光范围内（400nm-700nm），哪些波长的光在膜的上表面发生相长干涉？3.一物体放在焦距为10cm的薄凸透镜前15cm处，求像的位置、倒立程度以及放大率。四、简答题（每小题10分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述什么是光的偏振，并说明自然光和偏振光的区别。2.为什么不能用眼睛直接观察牛顿环？简述观察牛顿环的实验装置和原理。试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.D5.B6.C7.B8.B9.A10.B二、填空题1.3×10⁸m/s2.波动3.分割波阵面，分割波前4.布儒斯特角5.1/f=1/u+1/v6.沿波传播方向相邻两个波峰（或波谷）之间的距离7.π（或180°）8.线偏振光（或部分偏振光）9.反射，折射10.散射，吸收三、计算题1.解析：根据杨氏双缝干涉相邻明纹间距公式Δx=λD/d。代入数值：Δx=(500×10⁻⁹m)×(1m)/(0.5×10⁻³m)=1×10⁻⁴m=0.1mm。答案：相邻两条明纹之间的距离为0.1mm。2.解析：垂直入射时，光程差δ=2nh。相长干涉条件为δ=kλ(k=0,1,2,...)。代入数值：2×1.5×(0.1×10⁻⁶m)=k×λ。λ=(2×1.5×0.1×10⁻⁶m)/k=3×10⁻⁷m/k=(300/k)nm。求可见光范围内（400nm-700nm）满足条件的k值：当λ=400nm时，k=300/400=0.75，k≈1；当λ=700nm时，k=300/700≈0.43，k≈1。所以，k=1时，λ=300nm。检查是否在可见光范围，300nm不在可见光范围（约400-700nm）。k=2时，λ=300/2=150nm。检查是否在可见光范围，150nm不在可见光范围。因此，在可见光范围内没有波长发生相长干涉。答案：在可见光范围内没有波长在膜的上表面发生相长干涉。3.解析：根据薄透镜成像公式1/f=1/u+1/v。代入数值：1/10=1/15+1/v。1/v=1/10-1/15=(3-2)/30=1/30。v=30cm。像的位置：像在透镜后方30cm处。倒立程度：物距u>2f，成倒立实像。放大率：m=-v/u=-30/15=-2。答案：像的位置在透镜后30cm处，成倒立实像，放大率为2倍。四、简答题1.解析：光的偏振是指光振动方向限制在某一特定平面内的现象。光波是横波，其振动方向垂直于传播方向。自然光中，光振动在垂直于传播方向的平面内各个方向上均匀分布。偏振光是指光振动方向被限制在单一方向或几个特定方向上的光。自然光通过偏振片后，只有平行于偏振片透振方向的振动分量能通过，变为线偏振光。2.解析：牛顿环是光的薄膜干涉现象，观察牛顿环需要显微镜。实验装置通常将待测透镜（通常是