2026年光学干涉仪原理试题含答案

2026年光学干涉仪原理试题含答案一、单选题（每题2分，共20题）说明：下列每题只有一个正确答案。1.光学干涉仪的基本原理是利用光的什么现象？A.衍射B.折射C.干涉D.偏振2.在迈克尔逊干涉仪中，若动镜移动距离为λ/2，则干涉条纹会发生什么变化？A.完整移动一个条纹B.移动半个条纹C.不发生移动D.条纹消失3.牛顿环的干涉条纹是等间距的吗？A.是B.否，内疏外密C.否，内密外疏D.取决于光源4.泰曼-格林干涉仪主要用于测量什么？A.光源相干性B.光波波长C.光学元件的传递函数D.光束质量5.法布里-珀罗干涉仪的透射光谱具有什么特点？A.连续光谱B.分级光谱C.透射峰尖锐D.强度均匀6.布儒斯特角与反射率的关系是？A.反射率最大B.反射率最小C.透射率最大D.透射率最小7.在迈克尔逊干涉仪中，若两臂光程差从λ变为λ/2，则条纹可见度会发生什么变化？A.增大B.减小C.不变D.消失8.薄膜干涉中，等倾干涉条纹的形状是？A.直线B.圆环C.双曲线D.抛物线9.等厚干涉条纹通常出现在什么结构中？A.等倾角薄膜B.等厚度薄膜C.点光源照射平面D.光源扩展照射曲面10.干涉仪的稳定性主要由什么因素决定？A.光源强度B.镜面平整度C.环境振动D.光谱宽度二、多选题（每题3分，共10题）说明：下列每题有多个正确答案。1.迈克尔逊干涉仪可以用于测量什么？A.光波长B.薄膜厚度C.光源相干长度D.光学元件平整度2.法布里-珀罗干涉仪的相干性要求是什么？A.光源单色性好B.谐振腔高Q值C.入射角稳定D.具有高反射率反射面3.布儒斯特窗的作用是？A.减小反射损耗B.增大透射率C.避免干涉条纹漂移D.增强偏振效应4.牛顿环的干涉条件是什么？A.透射光相干叠加B.反射光相位差为πC.薄膜厚度均匀d.球面和平面接触5.干涉条纹的可见度受哪些因素影响？A.光源相干性B.两束光光强比C.光程差稳定性D.观察角度6.泰曼-格林干涉仪的校准方法是什么？A.使用标准平板B.调整参考光路C.测量干涉条纹形状D.校准光源光谱7.等倾干涉条纹的特点是？A.观察者位于透镜焦点B.条纹形状与光源距离无关C.光源需为点光源D.条纹间距随观察距离变化8.干涉仪的噪声来源有哪些？A.环境温度波动B.镜面振动C.光源强度闪烁D.机械热变形9.法布里-珀罗干涉仪的分辨率公式是什么？A.Δλ=λ/ΔFB.ΔF=4πnL/λΔλC.Δλ=λFD.ΔF=λ/4πnL10.干涉仪在精密测量中的应用包括？A.光波波长测量B.薄膜厚度检测C.光学元件形貌检测D.相干性测试三、填空题（每空1分，共10题）说明：请将正确答案填入横线上。1.光学干涉仪基于光的______原理，实现相干光的叠加。2.迈克尔逊干涉仪的两个反射镜分别称为______镜和______镜。3.牛顿环的暗环半径公式为______，其中λ为光波长，ρ为暗环半径，R为球面曲率半径。4.法布里-珀罗干涉仪的透射光谱称为______，其峰值尖锐度由Q因子决定。5.布儒斯特角是指入射角满足______时，反射光完全偏振。6.等倾干涉条纹的形状为______，因为不同倾角的光线形成同心圆环。7.干涉条纹的可见度定义为最大光强与最小光强之差的绝对值除以______。8.泰曼-格林干涉仪通过比较______和______的光场分布，检测光学系统的传递函数。9.干涉仪的稳定性要求______低，以避免条纹漂移影响测量精度。10.布儒斯特窗通常采用______材料，以实现高透射率。四、简答题（每题5分，共5题）说明：请简要回答下列问题。1.简述迈克尔逊干涉仪的工作原理及其应用。2.解释等倾干涉和等厚干涉的区别。3.法布里-珀罗干涉仪的Q因子有何物理意义？如何提高Q值？4.布儒斯特角的计算公式是什么？有何实际应用？5.干涉条纹的可见度如何定义？受哪些因素影响？五、计算题（每题10分，共2题）说明：请列出计算步骤并给出最终答案。1.在迈克尔逊干涉仪中，使用λ=632.8nm的氦氖激光，若动镜移动导致干涉条纹移动了100条，求动镜移动的距离。2.法布里-珀罗干涉仪的反射率R=0.9，腔长L=5cm，光源波长λ=500nm，求该干涉仪的自由光谱范围（FSR）。答案及解析一、单选题答案1.C2.A3.B4.C5.C6.B7.B8.B9.B10.B解析：1.干涉仪的核心原理是光的相干叠加，故选C。2.动镜移动λ/2，光程差变化λ，条纹移动一个周期，故选A。3.牛顿环条纹间距内疏外密，故选B。4.泰曼-格林干涉仪用于检测波前畸变，即传递函数，故选C。5.法布里-珀罗干涉仪透射光谱峰尖锐，故选C。6.布儒斯特角时反射光为完全偏振，反射率最小，故选B。7.光程差变化，条纹可见度减小，故选B。8.等倾干涉条纹为同心圆环，故选B。9.等厚干涉条纹与薄膜厚度相关，故选B。10.镜面平整度直接影响条纹形状，故选B。二、多选题答案1.A,B,C2.A,B,D3.A,B,C4.A,B,D5.A,B,C,D6.A,B,C,D7.A,C,D8.A,B,C,D9.A,B10.A,B,C,D解析：1.迈克尔逊干涉仪可测波长、薄膜厚度和相干长度，但无法直接测平整度，故选A,B,C。2.法布里-珀罗干涉仪需单色光、高Q值和低损耗反射面，故选A,B,D。3.布儒斯特窗用于减少反射损耗、提高透射率并稳定干涉，故选A,B,C。4.牛顿环需透射光相干、反射光相位差π及球面接触，故选A,B,D。5.可见度受光源相干性、光强比、光程差和观察角度影响，故选全。6.泰曼-格林校准需标准平板、参考光路调整、条纹形状测量及光谱校准，故选全。7.等倾干涉条纹为圆环，需点光源且间距随距离变化，故选A,C,D。8.干涉仪噪声源于温度、振动、光源闪烁和热变形，故选全。9.法布里-珀罗分辨率公式为Δλ=λ/ΔF和ΔF=4πnL/λΔλ，故选A,B。10.干涉仪应用广泛，涵盖波长、薄膜、形貌和相干性测试，故选全。三、填空题答案1.相干叠加2.动；定3.ρ=√(λR/2(2m+1))4.谱线5.tanθ=n6.圆环7.总光强8.参考光；物光9.环境振动10.硅或锗解析：1.干涉本质为相干光叠加。2.迈克尔逊干涉仪有动镜和定镜。3.牛顿环暗环公式，m为环序号。4.法布里-珀罗透射谱峰尖锐，称谱线。5.布儒斯特角tanθ=n，n为折射率。6.等倾干涉形成同心圆环。7.可见度=|I_max-I_min|/I_max+I_min。8.泰曼-格林比较参考光和物光波前。9.振动导致条纹漂移，需低振动。10.硅/锗在红外布儒斯特窗常用。四、简答题答案1.迈克尔逊干涉仪原理：利用分束器将光分成两路，经反射后重新叠加形成干涉。动镜移动改变光程差，条纹移动。应用：测波长、薄膜厚度、相干长度等。2.等倾/等厚干涉：等倾条纹与光源倾角有关，等厚条纹与薄膜厚度有关。前者同心圆，后者直条纹。3.Q因子意义：表征干涉仪选择性好坏，Q值越高，自由光谱范围越窄。提高Q值方法：提高反射率、增加腔长。4.布儒斯特角公式：tanθ_b=n₂/n₁，其中n₁、n₂为介质折射率。应用：偏振器、减少反射损耗。5.可见度定义：V=|I_max-I_min|/(I_max+I_min)。受光源相干性、光强比、光程差稳定性、观察角度影响。五、计算题答案1.动镜移动距离：光程差变化Δ=2Δd=λN=632.8nm100