2025年大学物理学（光学）试题及答案

2025年大学物理学（光学）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3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.关于光的干涉，下列说法正确的是（）A.只要两列光波相遇就会产生干涉现象B.只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象C.干涉条纹是等间距的平行线D.光的干涉现象证明了光具有波动性2.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（）A.相邻两亮条纹或相邻两暗条纹的间距是不等的B.把入射光由红光换成紫光，相邻两亮条纹间距变宽C.把双缝间距离变小，相邻两暗条纹间距变窄D.把光屏与双缝的距离变大，相邻两亮条纹间距变宽3.下列现象中属于光的衍射现象的是（）A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.光照射到不透明的圆盘上，在圆盘的阴影中心出现亮斑D.光在两种介质的界面上可以同时发生反射和折射4.光的偏振现象说明光是（）A.纵波B.横波C.电磁波D.机械波5.对于光的偏振，以下认识正确的是（）A.振动方向只在某一平面内的光是偏振光B.从电灯等光源直接发出的光本身就是偏振光C.转动偏振片去看电灯光，看到透射光亮度无变化，说明透射光不是偏振光D.光的偏振现象使人们认识到光是一种横波6.关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是（）A.光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B.光的干涉条纹是等间距的，衍射条纹是不等间距的C.光的干涉现象说明光具有波动性，衍射现象不能说明光具有波动性D.光的干涉和衍射现象都是光在传播过程中遇到障碍物时发生的现象7.用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列说法正确的是（）A.干涉图样中央亮条纹是白色的B.在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是红色条纹C.在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是紫色条纹D.在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是黄色条纹8.光从某种介质射向空气，入射角为45°时，折射角为60°，则这种介质的折射率为（）A.$\frac{\sqrt{2}}{2}$B.$\sqrt{2}$C.$\frac{\sqrt{3}}{3}$D.$\sqrt{3}$9.一束光由空气射向折射率$n=\sqrt{2}$的某种玻璃的表面，如图所示。$i$代表入射角，则（）A.当$i\gt45°$时会发生全反射现象B.无论入射角$i$是多大当光在玻璃中传播时，可能发生全反射现象C.当入射角$i=45°$时，折射角$r=30°$D.当入射角$i=60°$时，反射光线与折射光线垂直10.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为$\theta$，经折射后射出$a$、$b$两束光线，则（）A.在玻璃中，$a$光的传播速度小于$b$光的传播速度B.在真空中，$a$光的波长小于$b$光的波长C.玻璃砖对$a$光的折射率小于对$b$光的折射率D.若改变光束的入射方向使$\theta$角逐渐变大，则折射光线$a$首先消失E.分别用$a$、$b$光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，$a$光的干涉条纹间距大于$b$光的干涉条纹间距第II卷（非选择题共70分）11.（10分）答题要求：简述光的干涉现象中，相干光的条件是什么？12.（15分）答题要求：推导光的折射定律。13.（15分）答题要求：用波动理论解释光的衍射现象。14.（15分）材料：在光学实验中，经常会用到双缝干涉装置。如图所示，光源发出的光经过单缝后变成线光源，再经过双缝后形成两列相干光，在光屏上产生干涉条纹。已知双缝间距为$d$，光屏到双缝的距离为$L$，光的波长为$\lambda$。题目：若双缝间距$d$增大，光屏上的干涉条纹间距如何变化？请说明理由。15.（15分）材料：在研究光的偏振现象时，我们发现偏振片对光有选择吸收的特性。当自然光通过偏振片时，只有振动方向与偏振片透振方向一致的光才能通过。题目：如何利用偏振片来鉴别自然光和偏振光？请简要说明方法。答案：1.B2.D3.BC4.B5.AD6.B7.AC8.B9.CD10.ABD11.相干光的条件是：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。12.设光在两种介质中的传播速度分别为$v_1$、$v_2$，入射角为$i$，折射角为$r$。根据惠更斯原理，波面上的各点都可以看作是发射子波的波源，从波阵面$AB$上各点发出的子波，经过时间$t$后到达界面$MN$。$A$点发出的子波到达$N$点，$B$点发出的子波到达$C$点。由几何关系可得：$\sini=\frac{BC}{AC}$，$\sinr=\frac{BN}{AN}$。又因为$AC=v_1t$，$AN=v_2t$，所以$\frac{\sini}{\sinr}=\frac{v_1}{v_2}$。而折射率$n=\frac{v_1}{v_2}$，所以$\frac{\sini}{\sinr}=n$，即光的折射定律。13.光的衍射现象是指光在传播过程中遇到障碍物时，光会偏离直线传播路径而进入几何阴影区，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。从波动理论来看，光是一种电磁波，当光遇到障碍物时，障碍物边缘的子波源会发出次波。这些次波相互叠加，就会在屏幕上形成衍射条纹。当障碍物的尺寸与光的波长相近时，衍射现象就会比较明显。14.根据双缝干涉条纹间距公式$\Deltax=\frac{L\lambda}{d}$，当双缝间距$d$增大时，分母增大，所以光屏上干涉条纹间距会变小。因为条纹间距与双缝间距成反比，$d$增大，$\Deltax$就会减小。15.将偏振片放在待测光前，转动偏振片。若看到透