2025年大学本科二年级（物理学）光学试题及答案

2025年大学本科二年级（物理学）光学试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）请将答案填写在每题后面的括号内。每题3分，共10题。1.光在真空中的传播速度为c，在折射率为n的介质中传播时，其速度v为（）A.c/nB.ncC.cD.n/c2.一束光从空气射向折射率为n的某种介质，入射角为i，折射角为r，则（）A.sini/sinr=nB.sinr/sini=nC.sini=nsinrD.sinr=nsini3.以下哪种现象不属于光的干涉（）A.肥皂泡上的彩色条纹B.牛顿环C.单缝衍射条纹D.薄膜干涉条纹4.对于杨氏双缝干涉实验，以下说法正确的是（）A.增大双缝间距，条纹间距增大B.减小双缝到光屏的距离，条纹间距增大C.用波长更长的光，条纹间距增大D.条纹间距与光的频率无关5.光的偏振现象说明（）A.光是纵波B.光是横波C.光具有粒子性D.光具有波动性6.自然光通过偏振片后，光强变为原来的（）A.1/2B.1/3C.1/4D.不变7.一束光垂直入射到光栅上，在屏上可能出现的衍射条纹是（）A.零级明纹B.一级明纹C.二级明纹D.以上都有可能8.对于迈克尔逊干涉仪，以下说法错误的是（）A.可以用来测量光的波长B.可以观察到等倾干涉条纹C.可以观察到等厚干涉条纹D.只能用于可见光的测量9.当光从光密介质射向光疏介质时，全反射临界角C满足（）A.sinC=nB.sinC=1/nC.cosC=nD.cosC=1/n10.以下哪种光学元件可以改变光的传播方向（）A.平面镜B.凸透镜C.凹透镜D.以上都是第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述光的折射定律的内容，并说明其在实际生活中的应用。12.（15分）在双缝干涉实验中，已知双缝间距d=0.5mm，双缝到光屏的距离L=1m，用波长λ=500nm的光照射，求：（1）相邻明纹的间距；（2）若将整个装置放入折射率n=1.5的介质中，相邻明纹的间距又为多少？13.（15分）一束自然光通过两个偏振片，第一个偏振片的偏振化方向为P1，第二个偏振片的偏振化方向为P2，且P1与P2的夹角为θ。求：（1）当自然光通过这两个偏振片后，光强I与入射光强I0的关系；（2）当θ=30°时，光强I与I0的比值。14.（15分）材料：在光学实验中，经常会用到各种光学元件来实现不同的功能。例如，透镜可以对光进行聚焦或发散，平面镜可以改变光的传播方向。在一个实验中，有一个凸透镜，其焦距为f=10cm。问题：当一个物体放在凸透镜前15cm处时，求像的位置和性质。15.（15分）材料：光的干涉和衍射现象在很多领域都有重要应用。比如在光学精密测量中，利用干涉条纹的变化可以精确测量微小的长度变化。在天文观测中，通过分析恒星发出的光的衍射图案，可以了解恒星的一些物理特性。问题：请举例说明光的干涉和衍射现象在其他领域中的应用，并简要说明其原理。答案：1.A2.A3.C4.C5.B6.A7.D8.D9.B10.D11.光的折射定律内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即sini/sinr=n（n为介质相对空气对于该光的折射率）。应用：如眼镜利用光的折射来矫正视力；光纤通信利用光在光纤中全反射和折射来传输信息等。12.（1）根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λL/d，代入数据可得Δx=1mm。（2）在介质中，光的波长变为λ'=λ/n，此时相邻明纹间距Δx'=λ'L/d=λL/(nd)，代入数据得Δx'=2/3mm。13.（1）根据马吕斯定律，I=I0cos²θ。（2）当θ=30°时，I=I0cos²30°=3I0/4，所以I/I0=3/4。14.根据凸透镜成像公式1/u+1/v=1/f，已知u=15cm，f=10cm，代入可得v=30cm。像距为30cm，且像为倒立、放大的实像。15.例如在全息照相中，利用光的干涉原理记录物体的全部信息，包括振幅和相位。物体发出的光与参考光干涉，形成干涉条纹