2025年大学物理实验A（光学实验操作）试题及答案

2025年大学物理实验A（光学实验操作）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：本大题共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.在光学实验中，关于光的干涉现象，以下说法正确的是A.只有频率相同的两束光才能产生干涉B.干涉条纹的间距与光的波长无关C.光的干涉现象违背了光的直线传播原理D.干涉条纹的亮度是均匀分布的2.用迈克尔逊干涉仪测量微小长度变化时，以下操作正确的是A.测量过程中不需要调整仪器的初始状态B.直接观察干涉条纹的变化来测量长度C.需保证两束光的光程差变化稳定D.测量精度与光源的强度无关3.关于分光计的使用，下列说法错误的是A.分光计可以用来测量角度B.调节分光计需要进行多个步骤的精细调整C.测量前不需要对分光计进行校准D.分光计的望远镜需要调节到合适的状态4.在单缝衍射实验中，当缝宽增大时，衍射条纹会A.变宽B.变窄C.亮度增加D.亮度不变5.对于光的偏振现象，以下理解正确的是A.自然光通过偏振片后会变成完全偏振光B.偏振光只能沿一个方向振动C.光的偏振现象在日常生活中很常见D.偏振片不能用于鉴别光的偏振状态6.用牛顿环测量透镜曲率半径时，以下因素会影响测量结果的是A.测量时的环境温度B.牛顿环的中心位置C.观察牛顿环的角度D.以上都是7.在光学实验中，常用的光源是A.普通手电筒B.激光光源和钠光灯等C.蜡烛D.太阳光8.关于光的折射定律，以下表述正确的是A.入射角与折射角成正比B.折射光线与入射光线在同一平面内C.光在不同介质中的传播速度相同D.折射定律只适用于某些特定介质9.利用双棱镜干涉测量波长时，以下操作步骤正确的顺序是①调整双棱镜的位置②观察干涉条纹③测量干涉条纹间距④计算波长A.①②③④B.②①③④C.③②①④D.④③②①10.在光学实验中，为了减少误差，以下做法正确的是A.多次测量取平均值B.实验过程中随意改变实验条件C.不考虑仪器的精度D.只进行一次测量第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述光的干涉原理，并说明迈克尔逊干涉仪是如何利用干涉原理进行测量的。12.（15分）在分光计实验中，简述调节分光计望远镜聚焦无穷远的步骤。13.（15分）材料：在单缝衍射实验中，已知单缝宽度为a，入射光波长为λ，屏幕到单缝的距离为D。题目：请推导单缝衍射中央明纹宽度的表达式。14.（15分）材料：用牛顿环测量透镜曲率半径时，测得第k级暗环半径为rk，第k+m级暗环半径为rk+m。题目：请推导透镜曲率半径R的表达式。15.（15分）材料：在光的偏振实验中，让自然光通过偏振片P1后，再通过偏振片P2，当P2相对于P1转动时，观察到透射光强度的变化。题目：请解释这种光强变化现象，并说明如何利用此现象测量偏振光的偏振度。答案：1.A2.C3.C4.B5.B6.D7.B8.B9.A10.A11.光的干涉原理：两列频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光波相遇时，在叠加区域会形成稳定的强弱分布的现象。迈克尔逊干涉仪利用分振幅法产生两束相干光，通过移动可动反射镜改变两束光的光程差，从而产生干涉条纹。根据干涉条纹的变化情况，如条纹的移动数量等，可测量微小长度变化等物理量。12.调节分光计望远镜聚焦无穷远的步骤：首先，将平面镜放置在载物台上，使望远镜对准平面镜。然后，调节目镜，使十字叉丝清晰可见。接着，调节物镜焦距，使望远镜能看到清晰的平面镜反射回来的十字叉丝像。此时，望远镜已聚焦无穷远。13.单缝衍射中央明纹宽度的推导：根据单缝衍射暗纹公式asinθ=kλ（k=±1,±2,...），中央明纹两侧的一级暗纹对应k=±1。当k=1时，sinθ1=λ/a；当k=-1时，sinθ2=-λ/a。中央明纹宽度x=2Dtanθ，由于θ较小，tanθ≈sinθ，所以中央明纹宽度x=2Dλ/a。14.透镜曲率半径R的推导：由牛顿环暗环半径公式rk²=kRλ，rk+m²=(k+m)Rλ。两式相减得rk+m²-rk²=mRλ，所以R=(rk+m²-rk²)/(mλ)。15.光强变化现象解释：自然光通过偏振片P1后变为线偏振光，再通过偏振片P2时，如果P2透振方向与P1透振方向夹角为θ，根据马吕斯定律，透射光强度I=I0cos²θ。当P2转