2025年大学物理（光学基础应用）试题及答案

2025年大学物理（光学基础应用）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.光的干涉现象的本质是A.光的波动性的体现B.光的粒子性的体现C.光的波粒二象性的体现D.光的能量分布不均匀的体现2.杨氏双缝干涉实验中，若将双缝间距增大，则干涉条纹间距A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小3.薄膜干涉中，等倾干涉条纹的特点是A.条纹是一系列同心圆环B.条纹是平行直线C.条纹间距不均匀D.条纹间距随入射角增大而增大4.光的衍射现象是指A.光偏离直线传播绕过障碍物传播的现象B.光在介质中传播速度改变的现象C.光的偏振现象D.光的干涉现象5.单缝衍射实验中，若将缝宽减小，则中央明纹宽度A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小6.光栅衍射中，光栅常数越小，衍射条纹A.越密集B.越稀疏C.不变D.先密集后稀疏7.自然光通过偏振片后，光强变为原来的A.1/2B.1/3C.1/4D.不变8.当光从光疏介质射向光密介质时，反射光会发生A.半波损失B.全波损失C.无相位变化D.相位变化不确定9.光的干涉和衍射的主要区别在于A.干涉是两束或多束光叠加，衍射是单束光绕过障碍物B.干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀C.干涉只在特定条件下发生，衍射随时都能发生D.干涉现象明显，衍射现象不明显10.对于迈克尔逊干涉仪，当移动可动反射镜时，干涉条纹会发生移动，若移动距离为λ/2，则条纹移动A.1条B.2条C.3条D.4条第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共20分）答题要求：本题共10空，每空2分。把答案填在题中的横线上。11.光的相干条件是________________、________________、________________。12.双缝干涉实验中，若两缝间距为d，缝到屏的距离为D，波长为λ，则相邻明纹间距Δx=________________。13.等厚干涉中，劈尖干涉条纹是________________，相邻条纹间距与劈尖夹角θ的关系是________________。14.单缝衍射中，中央明纹半角宽度θ0=________________。15.光栅衍射中，光栅方程为________________。16.马吕斯定律指出，强度为I0的线偏振光通过偏振片后，透射光强I=________________。17.光的偏振态有________________、________________、________________等。18.菲涅耳半波带法中，若单缝处波面可分成偶数个半波带，则屏上对应点为________________；若分成奇数个半波带，则屏上对应点为________________。19.迈克尔逊干涉仪中，可动反射镜移动距离x与条纹移动数目N的关系是________________。20.光的吸收定律为________________。三、简答题（共15分）答题要求：简要回答下列问题。21.简述光的干涉现象在实际生活中的应用（至少举两个例子）。（5分）22.说明光的衍射现象产生的原因及条件。（5分）23.解释什么是光的偏振现象，并说明其在哪些方面有应用？（至少举两个例子）（5分）四、计算题（共20分）答题要求：写出必要的文字说明、公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。24.在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距d=0.2mm，缝到屏的距离D=1m，用波长λ=500nm的单色光照射，求：（1）相邻明纹间距；（2）若将整个装置放入折射率n=1.5的介质中，相邻明纹间距变为多少？（10分）25.一单色平行光垂直照射一单缝，缝宽a=0.1mm，缝后放一焦距f=50cm的凸透镜，在透镜焦平面上测得中央明纹宽度为5mm，求：（1）该单色光的波长；（2）若将单缝换成光栅，光栅常数d=10^-3mm，在同一实验条件下，屏上的第一级明纹位置在哪里？（10分）五、材料分析题（共15分）答题要求：阅读材料，回答问题。材料：在光学实验中，我们常常会遇到各种光现象。比如在观察薄膜干涉时，发现不同厚度的薄膜会呈现出不同颜色的条纹。这是因为不同波长的光在薄膜上下表面反射后相互干涉，由于薄膜厚度不同，光程差不同，满足干涉加强或减弱的条件也不同，从而出现了不同颜色的条纹。在单缝衍射实验中，当缝宽较小时，衍射现象明显，中央明纹很宽，两侧还有一系列明暗相间的条纹。而当缝宽逐渐增大时，衍射现象逐渐减弱，条纹变得不明显。光的偏振现象在很多领域也有重要应用，例如在3D电影技术中，通过偏振眼镜，利用光的偏振原理，使观众左眼和右眼看到不同偏振方向的图像，从而产生立体感。26.请分析材料中提到的薄膜干涉条纹颜色不同的原因。（5分）27.材料中提到单缝衍射现象与缝宽有怎样的关系？（5分）28.结合材料说明光的偏振现象在3D电影技术中的应用原理。（5分）答案：1.A2.B3.A4.A5.A6.A7.A8.A9.A10.A11.频率相同、振动方向相同（或相位差恒定）、光程差恒定12.Dλ/d13.平行直线、Δx=λ/2θ14.λ/a15.dsinθ=kλ（k=0,±1,±2,...）16.I0cos²α（α为线偏振光振动方向与偏振片偏振化方向夹角）17.自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光（写出任意三个即可）18.暗纹、明纹19.x=Nλ/220.I=I0e^(-αl)（I0为入射光强，I为透射光强，α为吸收系数，l为介质厚度）21.如干涉仪用于精密测量长度；增透膜利用干涉减少反射光，增加透射光等。22.光的衍射是由于光在传播过程中遇到障碍物，偏离直线传播绕过障碍物继续传播。条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相近或比波长小。23.光的偏振现象是指光矢量的振动方向相对传播方向具有不对称性。应用如3D电影、偏光显微镜、汽车挡风玻璃等。24.（1）相邻明纹间距Δx=Dλ/d=1×500×10^-9/0.2×10^-3=2.5×10^-3m=2.5mm；（2）在介质中相邻明纹间距Δx'=Dλ'/d=Dλ/(nd)=2.5/1.5≈1.67mm。25.（1）中央明纹宽度Δx0=2fλ/a，所以λ=aΔx0/2f=0.1×10^-3×5×10^-3/2×0.5=5×10^-7m=500nm；（2）由光栅方程dsinθ=kλ，k=1时，sinθ=kλ/d=1×500×10^-9/10^-3=5×10^-4，y=ftanθ≈fsinθ=0.5×5×10^-4=2.5×10^-4m=位置在距中央明纹中心2.5×10^-4m处。26.不同波长的光在薄膜上下表面反射后相互干涉，因薄