2025年大学本科二年级（物理学）光学阶段测试试题及答案

2025年大学本科二年级（物理学）光学阶段测试试题及答案

（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：本卷共6小题，每小题5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，以下说法正确的是（）A.在双缝干涉实验中，光屏上距两缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹B.在双缝干涉实验中，光屏上距两缝的路程差等于半波长整数倍处出现暗条纹C.薄膜干涉中，肥皂泡表面的彩色条纹是等厚干涉条纹D.以上说法都不正确答案：A2.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.$\frac{\sqrt{3}}{2}$D.$\frac{2\sqrt{3}}{3}$答案：D3.一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是（）答案：A4.用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射时形成的，图乙是b光照射时形成的。则关于a、b两束单色光，下列说法正确的是（）A.a光光子的能量较大B.在水中a光传播的速度较大C.若用a光照射某金属时不能发生光电效应，则用b光照射该金属时也不能发生光电效应D.若a光是氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时产生的答案：B5.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θ，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θ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光的干涉条纹间距答案：ABD6.如图所示，一束复色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θ，经折射后分成两束单色光a、b。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光的波长大于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θ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光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距答案：ACD第II卷（非选择题共70分）答题要求：本卷包括4个大题，70分。请按照题目要求作答，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。7.（15分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上（如图），并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图乙中游标卡尺读数为1.16cm，此时测量头上的示数为x1=2.160cm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时测量头上的示数为x2=7.860cm。则相邻两条亮条纹之间的距离Δx=______cm。(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx=λ，λ表示光波的波长，则λ=______m（结果保留两位有效数字）。(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______（填“变大”、“变小”或“不变”）。8.（15分）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θ，经折射后射出a、b两束光线，则：(1)在玻璃中，a光的传播速度______（填“大于”“小于”或“等于”）b光的传播速度。(2)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______（填“大于”“小于”或“等于”）b光的干涉条纹间距。(3)若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线______（填“a”或“b”）首先消失。(4)若a光是氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=______的能级向n=2的能级跃迁时产生的。9.（20分）如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°，求：(1)玻璃的折射率。(2)球心O到BN的距离。10.（20分）如图所示，某种透明材料制成的直角三棱镜ABC，∠A=30°，在与BC边相距为d的位置，放置一平行于BC边的光屏。现有一细光束射到棱镜AB面上的P点，入射角i=45°，经折射后再投射到光屏上。已知光在真空中的传播速度为c，求：(1)透明材料的折射率。(2)若光束在光屏上形成的光斑到C点的距离也为d，求光在透明材料中的传播时间。答案：7.(1)1.950(2)5.6×10⁻⁷(3)变小8.(1)大于(2)大于(3)a(4)49.(1)由几何关系可知，光线BM在M点的入射角i=60°，折射角r=30°，根据折射定律n=$\frac{\sini}{\sinr}