2026年光的相干性与时间空间相干度试题含答案

2026年光的相干性与时间空间相干度试题含答案一、单选题（共10题，每题2分）说明：每题只有一个正确答案。1.在相干光的条件中，以下哪个物理量是相干性的主要判据？A.光强B.相位差C.波长D.传播速度2.杨氏双缝实验中，若双缝间距增大，干涉条纹间距将如何变化？A.变大B.变小C.不变D.无法确定3.光源的孔径越大，其时间相干性如何变化？A.越好B.越差C.不变D.不确定4.在激光光源中，时间相干性主要取决于？A.光源孔径B.谱线宽度C.输出功率D.光束直径5.空间相干性的物理意义是？A.光源横向尺寸的影响B.光源时间稳定性的影响C.光源强度的影响D.光源偏振态的影响6.对于扩展光源，其空间相干长度与光源孔径的关系是？A.成正比B.成反比C.无关D.平方关系7.傅里叶变换光学中，空间相干性对成像质量的影响主要体现在？A.像差B.分辨率C.色差D.光强8.以下哪种光源具有最好的时间相干性？A.白炽灯B.激光器C.荧光灯D.发光灯9.在相干干涉实验中，若光源的谱线宽度为Δν，则相干时间τc为？A.1/ΔνB.ΔνC.1/2ΔνD.2Δν10.空间相干性的判据公式为？A.β=λLB.β=λ/2LC.β=L/λD.β=2λL二、多选题（共5题，每题3分）说明：每题有多个正确答案，少选、多选或错选均不得分。1.影响光源时间相干性的因素包括？A.光源谱线宽度B.光源孔径C.光源亮度D.光源传播距离2.空间相干性的应用包括？A.全息照相B.傅里叶变换光学C.激光测距D.光束整形3.杨氏双缝实验中，以下哪些条件能提高干涉条纹可见度？A.增大双缝间距B.增大光源孔径C.减小光源孔径D.增大光源谱线宽度4.激光光源的时间相干性优于普通光源的原因是？A.谱线宽度极窄B.光源孔径小C.光源时间稳定性高D.光源亮度大5.空间相干性的判据β与哪些因素有关？A.光源孔径B.光源波长C.光源传播距离D.光源光谱范围三、判断题（共10题，每题1分）说明：请判断下列说法的正误。1.相干光源必须满足频率相同、相位差恒定的条件。（正确/错误）2.扩展光源的空间相干性总是比点光源差。（正确/错误）3.激光光源的时间相干性与其谱线宽度成反比。（正确/错误）4.空间相干性主要影响光的衍射现象。（正确/错误）5.相干时间与相干长度成正比。（正确/错误）6.杨氏双缝实验中，双缝越靠近，干涉条纹越密。（正确/错误）7.光源的孔径越大，其时间相干性越好。（正确/错误）8.空间相干性的判据公式为β=λL。（正确/错误）9.激光光源的时间相干性主要取决于其时间稳定性。（正确/错误）10.扩展光源的空间相干性与其孔径无关。（正确/错误）四、填空题（共10题，每题1分）说明：请根据题意填写正确答案。1.光源的时间相干性用__________来衡量，其物理意义是光源在__________内相位保持恒定的能力。（答案：相干时间，时间）2.空间相干性的判据公式为__________，其中λ为__________，L为__________。（答案：β=λL，光源波长，光源传播距离）3.杨氏双缝实验中，干涉条纹间距Δy与双缝间距d、光源波长λ和屏幕距离D的关系为__________。（答案：Δy=λD/d）4.激光光源的时间相干性远优于普通光源，主要原因是其谱线宽度__________。（答案：极窄）5.空间相干性对全息照相的影响主要体现在__________的干涉条纹质量。（答案：全息图）6.相干时间τc与谱线宽度Δν的关系为__________。（答案：τc=1/Δν）7.扩展光源的空间相干性与其孔径Ap的关系为__________。（答案：β∝1/Ap）8.傅里叶变换光学中，空间相干性影响__________的分辨率。（答案：成像）9.激光光源的时间相干性主要取决于其__________。（答案：谱线宽度）10.空间相干性的物理意义是光源在__________方向上的相干能力。（答案：横向）五、简答题（共5题，每题5分）说明：请根据题意简要回答问题。1.简述光源时间相干性的物理意义及其影响因素。2.解释空间相干性的概念，并说明其与扩展光源的关系。3.杨氏双缝实验中，若光源孔径增大，干涉条纹可见度会发生什么变化？为什么？4.激光光源的时间相干性优于普通光源的原因是什么？5.空间相干性对全息照相有什么影响？如何提高全息图的相干性？六、计算题（共5题，每题10分）说明：请根据题意进行计算并写出详细步骤。1.已知杨氏双缝实验中，光源波长λ=550nm，双缝间距d=0.5mm，屏幕距离D=1m。求干涉条纹的间距Δy。2.光源孔径Ap=2mm，光源波长λ=632.8nm，求空间相干长度Lc。3.激光光源的谱线宽度Δν=10^9Hz，求其相干时间τc。4.扩展光源的孔径Ap=1cm，光源波长λ=500nm，求其空间相干性判据β。5.在傅里叶变换光学中，光源波长λ=400nm，空间相干长度Lc=1m，求光源传播距离L。答案与解析一、单选题答案1.B2.B3.B4.B5.A6.B7.B8.B9.A10.A解析：1.相干性的主要判据是相位差恒定，故选B。5.空间相干性描述的是光源横向尺寸对干涉的影响，故选A。6.空间相干长度与光源孔径成反比，孔径越大，相干长度越短，故选B。二、多选题答案1.A,B2.A,B,D3.A,C4.A,C5.A,B,C解析：1.时间相干性受谱线宽度和孔径影响，故选A,B。2.空间相干性应用于全息、傅里叶光学和光束整形，故选A,B,D。三、判断题答案1.正确2.正确3.正确4.正确5.错误（相干时间与相干长度成反比）6.正确7.错误（孔径越大，时间相干性越差）8.正确9.正确10.错误（空间相干性与孔径成反比）解析：5.相干时间与相干长度成反比，故错误。7.扩展光源的时间相干性与其孔径成反比，孔径越大，相干性越差，故错误。四、填空题答案1.相干时间，时间2.β=λL，光源波长，光源传播距离3.Δy=λD/d4.极窄5.全息图6.τc=1/Δν7.β∝1/Ap8.成像9.谱线宽度10.横向五、简答题答案1.光源时间相干性：指光源在相干时间τc内相位保持恒定的能力，影响光的干涉和衍射现象。影响因素包括谱线宽度和光源孔径。2.空间相干性：指光源在横向方向上的相干能力，影响光的衍射和干涉条纹质量。扩展光源的空间相干性与其孔径成反比，孔径越大，空间相干性越差。3.杨氏双缝实验：若光源孔径增大，干涉条纹可见度降低，因为扩展光源导致相位差不稳定，干涉条纹模糊。4.激光光源时间相干性：激光谱线宽度极窄，相干时间长，故时间相干性优于普通光源。5.空间相干性对全息图的影响：空间相干性差会导致全息图条纹模糊、对比度低。提高相干性的方法包括减小光源孔径或使用准直光束。六、计算题答案1.Δy=λD/d=(550×10^-9m×1m)/0.5×10^-3m=1.1×10^-3m=1.1mm2.Lc=λ²/β=λ²/Ap=(632.8×10^-9m)²/(2×10^-3m)≈2.0×10^-4m=0.2mm3.τc=1/Δν=1