2025年大学本科二年级（物理学）光学综合试题及答案

2025年大学本科二年级（物理学）光学综合试题及答案

（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题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.关于光的干涉，以下说法正确的是（）A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象B.光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象说明光具有粒子性C.在双缝干涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为波长整数倍的地方出现暗条纹D.在双缝干涉实验中，把入射光由红光换成紫光，相邻亮条纹间距变宽2.一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（）A.当\(i\gt45^{\circ}\)时会发生全反射现象B.无论入射角\(i\)是多大，折射角\(r\)都不会超过\(45^{\circ}\)C.当入射角\(i=45^{\circ}\)时，折射角\(r=30^{\circ}\)D.当入射角\(i=60^{\circ}\)时，反射光线与折射光线垂直3.用单色光做双缝干涉实验，下述说法中正确的是（）A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大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4.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为\(\theta\)，经折射后射出\(a\)、\(b\)两束光线，则（）A.在玻璃中，\(a\)光的传播速度小于\(b\)光的传播速度B.在真空中，\(a\)光的波长小于\(b\)光的波长C.玻璃砖对\(a\)光的折射率小于对\(b\)光的折射率D.若改变光束的入射方向使\(\theta\)角逐渐变大，则折射光线\(a\)首先消失E.分别用\(a\)、\(b\)光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，\(a\)光的干涉条纹间距大于\(b\)光的干涉条纹间距5.如图所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射向玻璃三棱镜，出射光分成\(a\)、\(b\)两束，则（）A.在玻璃中，\(a\)光的传播速度小于\(b\)光的传播速度B.在真空中，\(a\)光的波长大于\(b\)光的波长C.玻璃砖对\(a\)光产生的临界角小于对\(b\)光产生的临界角D.若用\(a\)光照射某金属能发生光电效应，则用\(b\)光照射该金属也一定能发生光电效应E.分别用\(a\)、\(b\)光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，\(a\)光的干涉条纹间距小于\(b\)光的干涉条纹间距6.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为\(\theta\)，经折射后射出\(a\)、\(b\)两束光线，则（）A.在玻璃中，\(a\)光的传播速度小于\(b\)光的传播速度B.在真空中，\(a\)光的波长小于\(b\)光的波长C.玻璃砖对\(a\)光的折射率小于对\(b\)光的折射率D.若改变光束的入射方向使\(\theta\)角逐渐变大，则折射光线\(a\)首先消失E.分别用\(a\)、\(b\)光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，\(a\)光的干涉条纹间距大于\(b\)光的干涉条纹间距第II卷（非选择题共70分）7.（10分）答题要求：请简述光的干涉原理，并说明其在实际生活中的一个应用。8.（15分）答题要求：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\(\lambda=500nm\)的单色光照射双缝。求：（1）光屏上相邻两条亮条纹间的距离\(\Deltax\)；（2）若将整个装置放入折射率\(n=\frac{4}{3}\)的某种透明液体中，光屏上相邻两条亮条纹间的距离\(\Deltax'\)变为多少？9.（15分）答题要求：如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为\(\theta\)，经折射后射出\(a\)、\(b\)两束光线。已知玻璃砖对\(a\)光的折射率\(n_a=\sqrt{2}\)，对\(b\)光的折射率\(n_b=\frac{4}{3}\)。求：（1）\(\theta\)角的大小；（2）\(a\)、\(b\)两束光在玻璃砖中的传播时间之比\(t_a:t_b\)。10.（20分）材料：在光学实验中，经常会用到各种光学元件来改变光的传播方向和特性。例如，平面镜可以改变光的传播方向，三棱镜可以使光发生色散等。答题要求：请分析平面镜和三棱镜在光学实验中的作用，并举例说明它们在实际应用中的场景。11.（20分）材料：光的偏振现象在现代科技中有广泛的应用。例如，在3D电影中，通过偏振眼镜可以使观众看到立体的画面。答题要求：请解释光的偏振现象，并说明其在3D电影中的具体应用原理。答案：1.A2.B3.A4.ABDE5.ACE6.ABDE7.光的干涉原理：两列频率相同且相位差恒定的光波在相遇区域叠加时，会形成稳定的强弱分布的现象。实际生活应用：如增透膜，利用光的干涉原理，使膜的厚度满足一定条件，使反射光相互抵消，增加透射光强度。8.（1）根据\(\Deltax=\frac{L\lambda}{d}\)，可得\(\Deltax=2.5mm\)。（2）在液体中，光的波长变为\(\lambda'=\frac{\lambda}{n}\)，则\(\Deltax'=\frac{L\lambda'}{d}=\frac{L\lambda}{nd}=1.875mm\)。9.（1）由\(n=\frac{\sin\theta_{1}}{\sin\theta_{2}}\)，对于\(a\)光，\(\sin\theta=\frac{\sinr_a}{n_a}\)，\(r_a=45^{\circ}\)，可得\(\theta=45^{\circ}\)。（2）\(v=\frac{c}{n}\)，\(t=\frac{s}{v}\)，\(s\)相同，\(t_a:t_b=n_b:n_a=4:3\sqrt{2}\)。10.平面镜作用：改变光的传播方向，使光线按照预定路径传播。如潜望镜利用平面镜改变光传播方向实现观察