2025年大学光电信息科学与工程（光电信息技术）试题及答案

2025年大学光电信息科学与工程（光电信息技术）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，每小题5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.关于光电效应，以下说法正确的是（）A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.只要入射光的强度足够大，就一定能发生光电效应C.光电效应现象揭示了光具有波动性D.遏止电压与入射光的频率有关2.一束单色光从空气射入水中，以下说法正确的是（）A.光的频率不变，波长变长B.光的频率不变，波长变短C.光的频率变小，波长变长D.光的频率变大，波长变短3.以下哪种光学元件可以用来改变光的传播方向（）A.平面镜B.凸透镜C.凹透镜D.以上都可以4.光的干涉现象是由于（）A.光的粒子性B.光的波动性C.光的反射D.光的折射5.对于光纤通信，以下说法错误的是（）A.光纤通信利用了光的全反射原理B.光纤由内芯和包层组成，内芯的折射率大于包层的折射率C.光纤通信具有容量大、抗干扰能力强等优点D.光纤通信只能传输数字信号6.以下关于激光的说法，错误的是（）A.激光具有高度的相干性B.激光的能量可以集中在很小的范围内C.激光是由普通光源发出的D.激光在工业、医疗、通信等领域有广泛应用第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每空2分。把答案填在题中的横线上。1.光在真空中的传播速度为______m/s。2.当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫做______。3.杨氏双缝干涉实验中，两相邻明条纹或暗条纹之间的距离与______、______和______有关。4.光导纤维的主要成分是______。（二）简答题（共15分）答题要求：简要回答问题，要有必要的文字说明。1.简述光的衍射现象，并举例说明生活中常见的光的衍射现象。（7分）2.说明光电效应的实验规律。（8分）（三）计算题（共15分）答题要求：写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。1.已知某单色光在真空中的波长为600nm，求该光在折射率为1.5的介质中的波长。（7分）2.用波长为500nm的单色光垂直照射到双缝上，如果双缝间距为0.2mm，缝到光屏的距离为1m，求光屏上相邻明条纹之间的距离。（8分）（四）材料分析题（共15分）材料：随着科技的发展，光电信息技术在各个领域的应用越来越广泛。例如，在通信领域，光纤通信已经成为现代通信的主要方式之一；在医疗领域，激光手术、激光诊断等技术也得到了广泛应用。然而，光电信息技术的发展也带来了一些问题，如光污染等。答题要求：阅读材料后，回答以下问题。1.根据材料，简述光电信息技术在通信和医疗领域的应用。（5分）2.光污染会对环境和人类健康产生哪些影响？（5分）3.针对光污染问题，你认为可以采取哪些措施来减少光污染？（5分）（五）论述题（共15分）答题要求：结合所学知识，论述光电信息技术对现代社会发展的重要意义。1.答案：D2.答案：B3.答案：D4.答案：B5.答案：D6.答案：C填空题答案1.3×10^82.光的折射3.光的波长、双缝间距、缝到光屏的距离4.SiO₂简答题答案1.光的衍射现象是指光在传播过程中，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。生活中常见的光的衍射现象有：泊松亮斑，通过一个小圆盘可以在屏上看到中央亮斑及周围的明暗相间的圆环；单缝衍射，通过一条狭缝可以在屏上看到明暗相间的条纹。2.光电效应的实验规律如下：（1）存在饱和电流，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，则饱和电流越大。（2）存在遏止电压和截止频率，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关，当入射光的频率低于截止频率时，无论光的强度多大，都不会发生光电效应。（3）光电效应具有瞬时性，光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10^-9s。计算题答案1.根据公式n=λ₀/λ，其中n为介质的折射率，λ₀为光在真空中的波长，λ为光在介质中的波长。已知λ₀=600nm，n=1.5，则λ=λ₀/n=600/1.5=400nm。2.根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Lλ/d，其中L为缝到光屏的距离，λ为光的波长，d为双缝间距。已知L=1m，λ=500nm=5×10^-7m，d=0.2mm=2×10^-4m，则Δx=Lλ/d=1×5×10^-7/(2×10^-4)=2.5×10^-3m=2.5mm。材料分析题答案1.在通信领域，光纤通信利用光的全反射原理，通过光纤传输信息，具有容量大、抗干扰能力强等优点，成为现代通信的主要方式之一。在医疗领域，激光手术利用激光的高能量对病变组织进行切割、烧灼等治疗；激光诊断利用激光与人体组织相互作用产生的各种信号来诊断疾病。2.光污染会对环境和人类健康产生多方面的影响。对环境而言，可能会干扰天文观测，影响动植物的生物钟和生态行为。对人类健康来说，可能会导致眼睛疲劳、视力下降，长期暴露还可能引发头痛、失眠等症状，甚至可能增加患癌症等疾病的风险。3.减少光污染可以采取以下措施：合理规划城市照明布局，避免过度照明；采用低光污染的灯具，如使用遮光性好的灯具；对建筑物的玻璃幕墙等进行特殊处理，减少反射光；加强对光污染的监测和管理，制定相关标准和规范等。论述题答案光电信息技术对现代社会发展具有极其重要的意义。在通信方面，光纤通信以其大容量、高速率、抗干扰强等优势，极大地提升了信息传输的效率和质量，使全球信息交流变得更加便捷，推动了互联网、物联网等新兴产业的蓬勃发展。在能源领域，太阳能光伏发电技术利用光电效应将太阳能转化为电能，为