2025年大学物理学（光学基础）试题及答案

2025年大学物理学（光学基础）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：本卷共6小题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于光的干涉，下列说法正确的是（）A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉B.光的干涉现象说明光具有波动性C.双缝干涉中，光屏上距两缝路程差为波长整数倍的地方出现亮条纹D.以上说法都正确2.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（）A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.中央明纹宽度是两边明纹宽度的2倍C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间距增大D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距3.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.$\frac{\sqrt{3}}{3}$D.$\sqrt{3}$4.下列关于光的衍射的说法正确的是（）A.光的衍射现象否定了光的直线传播规律B.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据C.泊松亮斑是光的圆孔衍射现象D.在双缝干涉实验中，如果把双缝中的一条缝遮住，屏上出现的条纹是单缝衍射条纹5.关于光的偏振，下列说法正确的是（）A.自然光通过偏振片后成为偏振光B.偏振光通过偏振片后仍然是偏振光C.液晶显示用到了光的偏振原理D.拍摄水下景物时，在照相机镜头前装一片偏振滤光片，可以减弱水面反射光进入照相机6.用白光做双缝干涉实验时，在光屏上出现彩色条纹，下列说法正确的是（）A.各种色光在光屏中央都会形成亮条纹B.各种色光在光屏上形成的条纹间距相等C.光屏上离中央亮条纹越远的地方，条纹的颜色越接近紫光D.光屏上离中央亮条纹越远的地方，条纹的颜色越接近红光第II卷（非选择题共70分）7.（10分）简述光的干涉和衍射的区别与联系。8.（15分）在双缝干涉实验中，已知双缝间距d=0.2mm，双缝到光屏的距离L=1m，用波长λ=500nm的单色光照射双缝。求：（1）光屏上相邻两条亮条纹之间的距离；（2）若将整个装置放入水中（水的折射率n=1.33），光屏上相邻两条亮条纹之间的距离又为多少？9.（15分）一束光从空气射向折射率n=$\sqrt{2}$的某种玻璃的表面，如图所示。i代表入射角，则：（1）当i=45°时，求折射角r；（2）当i=60°时，求反射光线与折射光线的夹角。10.（20分）材料：在光学发展史上，光的波动说和微粒说一直存在争论。波动说认为光是一种波动现象，能够解释光的干涉、衍射等现象；微粒说认为光是由微粒组成，能够解释光的直线传播等现象。问题：（1）请分别阐述光的波动说和微粒说的主要观点及证据。（2）结合所学知识，谈谈你对光的本质的理解。11.（20分）材料：用激光笔照射一个不透光的圆盘，在圆盘后方的光屏上会出现一个亮斑，这就是泊松亮斑。问题：（1）请解释泊松亮斑产生的原因。（2）泊松亮斑的出现对光的波动说有什么重要意义？答案：1.D2.A3.B4.B5.ACD6.AD7.区别：干涉是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的强弱分布的现象；衍射是光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象。联系：都是光的波动性的体现，都可以用波动理论来解释，并且在一定条件下，干涉条纹和衍射条纹有相似之处。8.（1）根据公式$\Deltax=\frac{L\lambda}{d}$，可得$\Deltax=\frac{1\times500\times10^{-9}}{0.2\times10^{-3}}m=2.5\times10^{-3}m=2.5mm$。（2）在水中，光的波长变为$\lambda'=\frac{\lambda}{n}$，则相邻亮条纹间距$\Deltax'=\frac{L\lambda'}{d}=\frac{L\lambda}{nd}=\frac{\Deltax}{n}=\frac{2.5}{1.33}mm\approx1.88mm$。9.（1）由折射定律$n=\frac{\sini}{\sinr}$，可得$\sinr=\frac{\sini}{n}=\frac{\sin45^{\circ}}{\sqrt{2}}=\frac{1}{2}$，所以$r=30^{\circ}$。（2）当$i=60^{\circ}$时，$\sinr=\frac{\sini}{n}=\frac{\sin60^{\circ}}{\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{2}}$，$r\approx40.9^{\circ}$，反射角为$60^{\circ}$，则反射光线与折射光线的夹角为$180^{\circ}-60^{\circ}-40.9^{\circ}=79.1^{\circ}$。10.（1）波动说观点：光是一种波动现象。证据：能解释光的干涉、衍射等现象。微粒说观点：光是由微粒组成。证据：能解释光的直线传播等现象。（2）光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，在不同的条件下表现出不同的性质。11.