2025年专升本大学物理波动光学试卷（附答案）

2025年专升本大学物理波动光学试卷（附答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（本题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1.在杨氏双缝干涉实验中，若用白光光源，则在屏幕上观察到的现象是（）。A.只有中央条纹是白色的，两侧各级条纹都呈彩色，且远离中央时红色在外、紫色在内B.只有中央条纹是白色的，两侧各级条纹都呈彩色，且远离中央时紫色在外、红色在内C.各级条纹都是白色的D.屏幕上只有中央亮纹，两侧无干涉条纹2.在空气中的肥皂泡薄膜上观察到的彩色条纹是由（）产生的。A.光的反射和色散B.光的干涉和色散C.光的衍射和干涉D.光的偏振和干涉3.单缝夫琅禾费衍射实验中，当入射光的波长减小时，中央亮条纹的宽度将（）。A.变大B.变小C.不变D.先变大后变小4.自然光通过偏振片A后变成线偏振光，该线偏振光再通过偏振片B，若透射光强度最大，则偏振片A和偏振片B的偏振化方向（）。A.平行B.垂直C.成45度角D.无法确定5.一束光通过双折射晶体后，一定能产生两种光的是（）。A.自然光B.线偏振光C.圆偏振光D.椭圆偏振光二、填空题（本题共5小题，每小题3分，共15分。）6.在杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为d，缝到屏的距离为D（D>>d），相邻亮纹或暗纹之间的距离为Δx，入射光波长为λ，则Δx=。7.等厚干涉是指薄膜两表面反射光叠加产生的干涉，产生明纹的条件是两反射光的光程差为。8.衍射现象是光具有的表现，它是光波传播过程中特有的现象。9.马吕斯定律描述了线偏振光通过偏振片后的透射光强度与入射光强度以及偏振片偏振化方向之间的关系。10.在双折射现象中，光线进入晶体后分解为两束光，其中传播速度相同、折射率相同的光称为。三、计算题（本题共4小题，共60分。）11.（15分）在杨氏双缝干涉实验中，用波长λ=550nm的单色光照射双缝，双缝间距d=0.2mm，缝到屏的距离D=500cm。求：（1）屏上中央亮纹的位置；（2）屏上第5级亮纹的位置；（3）相邻两亮纹之间的距离。12.（15分）一束波长为λ的平行单色光垂直入射到折射率为n、厚度为e的均匀透明薄膜上，薄膜上方和下方的介质折射率均为n₀。若薄膜厚度变化，试讨论在薄膜上表面反射光产生等厚干涉时，薄膜厚度e为何值时会出现反射光明纹？（用光程差和相位变化关系说明）13.（15分）一束单色平行光垂直入射到宽度为a的单缝上，在缝后放置一焦距为f的透镜，在透镜焦平面处的屏幕上观察衍射条纹。若屏上中央亮纹的宽度（两侧第一个暗纹之间的距离）为Δl，求入射光的波长λ与单缝宽度a之间的关系。14.（15分）自然光以入射角i入射到一偏振片上，透射光是线偏振光，其透射光强度I占入射光强度I₀的1/2。现在这两个偏振片之间再插入另一偏振片C，且偏振片A和C的偏振化方向相互垂直。求：（1）偏振片C的偏振化方向与偏振片A的偏振化方向之间的夹角θ应为多少？（2）此时透射光强度I'与入射光强度I₀之比。试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.A5.B二、填空题6.λD/d7.±2kλ/2n=±kλ/n（k=0,1,2,...）8.波动性9.正比10.尤尔根光三、计算题11.解析：根据杨氏双缝干涉公式Δx=λD/d。(1)中央亮纹位于x=0处。(2)第5级亮纹对应k=5，x=kλD/d=5*550*10^-9m*500*10^2m/0.2*10^-3m=0.0069cm。(3)相邻两亮纹间距Δx=λD/d=550*10^-9m*500*10^2m/0.2*10^-3m=0.00138cm。答案：(1)0cm(2)0.0069cm(3)0.00138cm12.解析：光在薄膜上下表面反射时，上表面反射有半波损失，下表面反射无半波损失。产生明纹时，光程差应满足Δ=2ne+λ/2=kλ(k=0,1,2,...)。因此，2ne=(k-1/2)λ，解得e=(k-1/2)λ/(2n)。答案：e=(k-1/2)λ/(2n)（k=0,1,2,...）13.解析：单缝夫琅禾费衍射，中央亮纹宽度Δl=2fλ/a。解得λ=aΔl/(2f)。答案：λ=aΔl/(2f)14.解析：(1)自然光通过偏振片A后成为强度为I₀/2的线偏振光。根据马吕斯定律，该线偏振光再通过偏振片B，当B的偏振化方向与A相同（夹角0°）时，透射光强度最大，为I₀/2。由于A和C垂直，B和C也必须垂直，才能让从A出射的光通过B，再让从B出射的光通过C。所以B和C的偏振化方向应相互垂直。设C的偏振化方向与A的偏振化方向夹角为θ，则B的偏振化方向与C的偏振化方向夹角也为θ。因为B和C垂直，所以2θ=90°，θ=45°。即C的偏振化方向与A的偏振化方向夹角为45°。(2)从A出射的光强度为I₁=I₀/2。该光通过偏振片B，B的偏振化方向与A的偏振化方向夹角为45°，根据马吕斯定律，透射光强度I₂=I₁*cos²(45°)=(I₀