2025年大学光电信息工程（光电工程技术）试题及答案

2025年大学光电信息工程（光电工程技术）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）（总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意）1.关于光的干涉，以下说法正确的是（）A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象B.光的干涉现象说明光具有粒子性C.双缝干涉中，光屏上距两缝的路程差等于波长整数倍的地方出现暗条纹D.薄膜干涉中，肥皂泡表面的彩色条纹是光的折射形成的2.一束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}$3.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（）A.内芯的折射率比外套的折射率大B.内芯的折射率比外套的折射率小C.不同频率的光在光导纤维中传播时，频率越大，传播速度越大D.不同频率的光在光导纤维中传播时，频率越大，波长越大4.关于光电效应，下列说法正确的是（）A.只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应B.光电效应现象表明光具有波动性C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.光电子的最大初动能与入射光的强度无关5.用频率为$\nu$的光照射某金属表面时，逸出光电子的最大初动能为$E_{k}$。若改用频率为2$\nu$的光照射该金属表面，则逸出光电子的最大初动能为（）A.$E_{k}+h\nu$B.$2E_{k}$C.$E_{k}-h\nu$D.$E_{k}+2h\nu$6.如图所示，一束复色光a从空气中以入射角$\theta$射向半球形玻璃砖球心O，在界面MN上同时发生反射和折射，分为b、c、d三束光，下列说法正确的是（）A.在玻璃中d光的传播速度最大B.若用b光照射某金属能发生光电效应，则用c光照射该金属也一定能发生光电效应C.若增大入射角$\theta$，则d光可能会消失D.分别用b、c、d光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，d光的干涉条纹间距最大7.关于激光，下列说法正确的是（）A.激光是自然界普遍存在的一种光B.激光是一种人工产生的相干光C.激光的平行度好，不能发生衍射现象D.激光的亮度高，容易发生干涉现象8.如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°，求玻璃的折射率。（）A.$\sqrt{2}$B.$\sqrt{3}$C.$\frac{\sqrt{6}}{2}$D.$\frac{\sqrt{7}}{2}$9.关于光的偏振现象，以下说法正确的是（）A.光的偏振现象说明光是横波B.自然光通过偏振片后成为偏振光C.偏振光不能再通过偏振片D.所有光都能发生偏振现象10.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为$\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$角逐渐变大，则折射光线a首先消失第II卷（非选择题共70分）（总共4题，第11题10分，第12题20分，第13题20分，第14题20分）11.（10分）如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。（1）请简要说明该实验的原理。（2）若已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，相邻两条亮条纹中心间的距离为$\Deltax$，写出计算波长$\lambda$的表达式。12.（20分）如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°，求：（1）玻璃的折射率。（2）球心O到BN的距离。13.（20分）如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为$\theta$，经折射后射出a、b两束光线，则：（1）在玻璃中，a光的传播速度与b光的传播速度之比是多少？（2）若改变光束的入射方向使$\theta$角逐渐变大，则折射光线a首先消失时，入射角$\theta$是多少？已知此时a光在真空中的波长为$\lambda_{0}$，求此时a光在玻璃中的波长。14.（20分）材料：在光学领域，光纤通信是一种重要的通信方式。光纤由纤芯和包层组成。纤芯的折射率大于包层的折射率，这样光才能在纤芯中传播并实现信号传输。问题：（1）请解释为什么纤芯的折射率要大于包层的折射率才能实现光在光纤中的有效传播。（2）若已知光纤纤芯的折射率为$n_{1}$，包层的折射率为$n_{2}$，光在真空中的传播速度为$c$，求光在纤芯中的传播速度。答案：1.A2.D3.A4.D5.A6.B7.B8.C9.AB10.A11.（1）实验原理：光源发出的光经过滤光片变成单色光，再经过单缝变成线光源，线光源发出的光经过双缝后形成两列相干光，这两列相干光在光屏上叠加形成干涉条纹，通过测量相邻两条亮条纹中心间的距离等数据来计算光的波长。（2）$\lambda=\frac{d\Deltax}{L}$。12.（1）设光线BM在M点的入射角为$i$，折射角为$r$，由几何关系可知$i=60^{\circ}$，$r=30^{\circ}$，根据折射定律$n=\frac{\sini}{\sinr}=\sqrt{3}$。（2）设球心O到BN的距离为$d$，光线BN恰好在N点发生全反射，则临界角$C=30^{\circ}$，由几何关系可得$d=R\sinC=\frac{R}{2}$。13.（1）根据$v=\frac{c}{n}$，$n_{a}=\frac{\sin\theta}{\sin\alpha}$，$n_{b}=\frac{\sin\theta}{\sin\beta}$（$\alpha$、$\beta$分别为a、b光的折射角），由几何关系可知$\alpha\gt\beta$，则$n_{a}\ltn_{b}$，所以$\frac{v_{a}}{v_{b}}=\frac{n_{b}}{n_{a}}$。（2）当折射光线a首先消失时，入射角为临界角$C$，此时$\sinC=\frac{n_{a}}{n_{b}}$，由几何关系可求此时入射角$\theta$。根据$n=\frac{\lambda_{0}}{\lambd