2025年大学物理学（光学专题）试题及答案

2025年大学物理学（光学专题）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）请将每小题的答案填在题后的括号内。（总共6题，每题5分）1.关于光的干涉，以下说法正确的是（）A.两列光波相遇时一定能产生干涉现象B.只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象C.干涉条纹是等间距的平行线D.干涉现象是光的波动性的重要表现答案：BD。两列光波相遇时要产生干涉现象需满足频率相同、相位差恒定等条件，A错误；只有频率相同的两列光波才能产生稳定干涉现象，B正确；干涉条纹不一定是等间距的平行线，不同干涉装置条纹不同，C错误；干涉现象体现了光的波动性，D正确。2.用单色光照射双缝，在光屏上出现明、暗相间的条纹，下列说法正确的是（）A.相邻两条明条纹的间距相等B.中央条纹一定是明条纹C.明条纹的宽度大于暗条纹的宽度D.若把光屏向双缝靠近，条纹间距会变大答案：AB。双缝干涉条纹间距是相等的，A正确；中央条纹一定是明条纹，B正确；明条纹和暗条纹宽度相等，C错误；光屏向双缝靠近，条纹间距会变小，D错误。3.光的衍射现象说明了（）A.光具有波动性B.光具有粒子性C.光沿直线传播D.光的传播不需要介质答案：A。光的衍射现象是光波动性的重要体现，说明光具有波动性，A正确；光的粒子性通过光电效应等体现，B错误；光在均匀介质中沿直线传播，但衍射说明光不只是沿直线传播，C错误；光的传播不需要介质不是衍射说明的内容，D错误。4.对于光的偏振，以下认识正确的是（）A.自然光通过偏振片后成为偏振光B.偏振光不能再通过偏振片C.立体电影利用了光的偏振现象D.透过偏振片看黑板上的字，转动偏振片有时会看到黑板反光答案：ACD。自然光通过偏振片后成为偏振光，A正确；偏振光可以通过与它偏振方向相同的偏振片，B错误；立体电影利用了光的偏振现象，C正确；透过偏振片看黑板上的字，转动偏振片有时会看到黑板反光，因为黑板可能发生了偏振反射，D正确。5.关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是（）A.干涉和衍射都是波特有的现象B.光的干涉条纹是等间距的，衍射条纹是不等间距的C.干涉和衍射都说明光具有波动性D.光的干涉和衍射现象都可以用波动理论来解释答案：ABCD。干涉和衍射是波特有的现象，A正确；光的干涉条纹是等间距的，衍射条纹是不等间距的，B正确；干涉和衍射都体现了光的波动性，C正确；光的干涉和衍射现象都能用波动理论解释，D正确。6.以下关于光的说法正确的是（）A.光从一种介质进入另一种介质，频率不变B.光在真空中的传播速度最大C.光的颜色由光的频率决定D.光的波长越长，波动性越明显答案：ABCD。光从一种介质进入另一种介质，频率不变，A正确；光在真空中传播速度最大，B正确；光的颜色由频率决定，C正确；光的波长越长，波动性越明显，D正确。第II卷（非选择题共70分）7.（10分）简述光的干涉原理。答：两列频率相同、相位差恒定的光波相遇时，在叠加区域某些地方光振动始终加强，出现亮条纹；在另一些地方光振动始终减弱，出现暗条纹，这种现象叫光的干涉。其原理基于波的叠加原理，两列波叠加时，振动方向相同的区域振动加强，振动方向相反的区域振动减弱，从而形成干涉条纹。8.（15分）在双缝干涉实验中，已知双缝间距d=0.2mm，双缝到光屏的距离L=1m，用波长λ=500nm的单色光照射双缝。求：（1）相邻两条明条纹的间距；（2）若将整个装置放入折射率n=1.5的介质中，相邻两条明条纹的间距变为多少？解：（1）根据双缝干涉条纹间距公式$\Deltax=\frac{L\lambda}{d}$，代入数据可得：$\Deltax=\frac{1\times500\times10^{-9}}{0.2\times10^{-3}}=2.5\times10^{-3}m=2.5mm$。（2）光在介质中的波长$\lambda'=\frac{\lambda}{n}$，则在介质中相邻两条明条纹的间距$\Deltax'=\frac{L\lambda'}{d}=\frac{L\lambda}{nd}$，代入数据得：$\Deltax'=\frac{1\times500\times10^{-9}}{1.5\times0.2\times10^{-3}}=\frac{5}{3}\times10^{-3}m\approx1.67mm$。9.（15分）一束自然光垂直通过两个偏振片，已知两偏振片的偏振化方向夹角为60°，求透射光强与入射光强之比。解：设入射光强为$I_0$，通过第一个偏振片后光强变为$I_1=\frac{I_0}{2}$，根据马吕斯定律，通过第二个偏振片后的光强$I_2=I_1\cos^{2}60°$，即$I_2=\frac{I_0}{2}\times(\frac{1}{2})^{2}=\frac{I_0}{8}$，所以透射光强与入射光强之比为$\frac{I_2}{I_0}=\frac{1}{8}$。10.（15分）材料：用白光照射单缝会出现彩色衍射条纹。问题：分析白光照射单缝出现彩色衍射条纹的原因。答：白光包含各种不同波长的光。当白光照射单缝时，不同波长的光发生衍射。由于衍射条纹的位置与波长有关，波长不同，衍射角不同，所以各种波长的光在光屏上形成的衍射条纹位置不同，从而出现彩色衍射条纹。例如，红光波长较长，衍射角较大，其条纹在外侧；紫光波长较短，衍射角较小，其条纹在内侧，这样就形成了由红到紫等多种颜色依次排列的彩色衍射条纹。11.（15分）材料：在研究光的偏振现象时，发现当偏振片的偏振化方向与光的偏振方向垂直时，光几乎不能通过偏振片。问题：若有一束光，已知其可能是自然光或偏振光，如何利用偏振片判断这束光的类型？答：让这束光通过偏振片，然后转动偏振片。如果在转动过程中，光的强度没有变化，始终保持一样亮，那么