大学物理光学实验仪器使用题试题及真题

大学物理光学实验仪器使用题试题及真题考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________试卷名称：大学物理光学实验仪器使用题试题及真题考核对象：大学物理专业学生、相关专业从业者题型分值分布：-判断题（总共10题，每题2分）总分20分-单选题（总共10题，每题2分）总分20分-多选题（总共10题，每题2分）总分20分-案例分析（总共3题，每题6分）总分18分-论述题（总共2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.分光计在使用前必须进行调平，否则测量结果会因角度偏差产生较大误差。2.光学实验中，所有透镜的通光口径应尽可能大，以减少衍射效应。3.杨氏双缝实验中，双缝间距越小，干涉条纹间距越大。4.光栅衍射时，衍射级次越高，谱线越亮。5.偏振片只能用于可见光，对红外光无效。6.全息照相记录的是光的振幅和相位信息，因此需要相干光源。7.光纤通信中，信号衰减主要来源于材料吸收和散射。8.激光干涉仪的精度受环境振动影响较大，因此需安装在隔振台上。9.光电效应实验中，入射光频率越高，光电子最大动能越大。10.法布里-珀罗干涉仪的精细度与反射膜反射率成正比。二、单选题（每题2分，共20分）1.在迈克尔逊干涉仪实验中，若动镜移动距离为λ/2，则干涉条纹移动的数量为（）。A.1条B.2条C.0.5条D.4条2.光栅衍射方程d(sinθ₁-sinθ₂)=kλ中，d代表（）。A.光源波长B.光栅常数C.衍射级次D.入射角3.偏振片透振方向相互垂直的两个偏振片之间，透射光强为0，这种现象称为（）。A.色散B.双折射C.马吕斯定律D.布儒斯特角4.全息照相中，记录介质需要（）。A.透射式B.反射式C.相干性D.不可见光5.光纤通信中，常用的单模光纤适用于（）。A.短距离传输B.长距离传输C.低带宽应用D.高损耗环境6.杨氏双缝实验中，若双缝间距增大，则（）。A.条纹间距减小B.条纹间距增大C.条纹亮度增强D.条纹消失7.法布里-珀罗干涉仪的谱线锐度与（）。A.反射率成正比B.反射率成反比C.距离成正比D.距离成反比8.光电效应实验中，截止电压与（）。A.入射光强度成正比B.入射光频率成正比C.入射光波长成正比D.光电子数成正比9.偏振光的振动方向在垂直于传播方向的平面内，其偏振态可能是（）。A.线偏振B.圆偏振C.椭圆偏振D.以上皆可10.光纤通信中，信号衰减的主要原因是（）。A.电磁干扰B.材料吸收C.连接损耗D.光源老化三、多选题（每题2分，共20分）1.影响杨氏双缝干涉条纹的因素包括（）。A.双缝间距B.屏幕距离C.光源波长D.光源强度E.环境振动2.光栅衍射的零级谱线（）。A.位于中心位置B.对应sinθ₂=0C.光强最强D.与光栅常数无关E.可用于光谱分析3.偏振光的产生方式包括（）。A.自然光通过偏振片B.双折射现象C.激光辐射D.反射光E.散射光4.全息照相的记录过程需要（）。A.相干光源B.记录介质C.参考光D.物光E.显微镜5.光纤通信的优势包括（）。A.传输距离远B.抗电磁干扰C.信号衰减小D.传输速率高E.成本低廉6.迈克尔逊干涉仪的典型应用包括（）。A.测量波长B.测量折射率C.精密长度测量D.光源稳定性测试E.偏振态分析7.光电效应的实验现象包括（）。A.光电子最大动能与频率成正比B.存在截止频率C.光强影响光电子数D.光电子动能与波长成正比E.需要足够高的光强8.法布里-珀罗干涉仪的谱线特点包括（）。A.谱线锐度高B.对应高反射率膜C.干涉条纹间距小D.可用于高分辨率光谱E.对环境振动敏感9.偏振光的检测方法包括（）。A.偏振片B.波片C.检偏器D.光电探测器E.全息干涉10.光纤通信的损耗来源包括（）。A.材料吸收B.弯曲损耗C.连接损耗D.模式色散E.电磁干扰四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例：杨氏双缝实验装置某实验小组进行杨氏双缝干涉实验，使用钠光灯（λ=589.3nm）照射双缝，双缝间距d=0.5mm，屏幕距离L=1m。实验中观察到干涉条纹间距为1.2mm。请回答：（1）计算双缝到屏幕的距离L是否合理？（2）若要使条纹间距增大一倍，应如何调整实验参数？2.案例：光栅衍射实验某实验使用光栅常数d=1.0μm的光栅进行衍射实验，光源为白光（波长范围400-700nm）。实验中观察到第三级光谱中红光（λ=700nm）与紫光（λ=400nm）的衍射角分别为θ₃和θ₃'。请回答：（1）计算红光和紫光的衍射角θ₃和θ₃'。（2）若改用λ=500nm的单色光，能否观察到完整的第三级光谱？3.案例：光纤通信系统某光纤通信系统使用单模光纤，传输距离为50km，信号衰减为0.2dB/km。为满足信号质量要求，需在系统中加入光放大器。请回答：（1）计算总信号衰减是多少dB？（2）若光放大器的增益为20dB，是否满足要求？若不满足，需增加多少个放大器？五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：偏振光的产生与检测详细论述偏振光的产生方式（自然光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光），并说明如何使用偏振片和波片检测不同偏振态的光。2.论述题：全息照相的原理与应用阐述全息照相的记录原理（物光与参考光的干涉），并说明其在精密测量、防伪、三维显示等领域的应用。---标准答案及解析一、判断题1.√2.×（透光口径需匹配实验需求，过大会增加杂散光）3.×（间距越小，条纹间距越小）4.×（高级次谱线亮度减弱）5.×（对红外光同样有效）6.√7.√8.√9.√10.√二、单选题1.A2.B3.C4.A5.B6.A7.A8.B9.D10.B三、多选题1.ABC2.ABC3.ABCDE4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABC8.ABD9.ABC10.ABCD四、案例分析1.杨氏双缝实验（1）条纹间距公式：Δx=(λL)/d=(589.3×10⁻⁹×1)/(0.5×10⁻³)=1.178mm，实验值1.2mm接近理论值，L合理。（2）增大间距d或减小L，条纹间距增大。2.光栅衍射实验（1）θ₃=arcsin(3×700×10⁻⁹/1.0×10⁻⁶)=21°；θ₃'=arcsin(3×400×10⁻⁹/1.0×10⁻⁶)=12°。（2）λ=500nm时，θ₃=arcsin(3×500×10⁻⁹/1.0×10⁻⁶)=17°，红光和紫光不重叠，可观察到完整光谱。3.光纤通信系统（1）总衰减=50×0.2=10dB。（2）放大器增益20dB，需1个放大器（10/20>1，但需考虑实际系统设计余量）。五、论述题1.偏振光的产生与检测-产生方式：自然光经偏振片产生线偏振光；圆偏振光由线偏振光通过1/4波片产生；椭圆偏振光由线偏振光通过1/2波片产生。-检测方法：-线偏振光：通过偏振片旋转观察光强变化，最大/最小光强处透振方向垂直。-圆偏振光：通