湖南信息学院《傅里叶光学》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共7页湖南信息学院《傅里叶光学》

2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、在波动学的研究中，机械波的传播具有一定的特性。一列沿x轴正方向传播的简谐波，其波源的振动方程为y=Asin(ωt)，波速为v。在t时刻，x处质点的振动位移y与哪些因素有关？（）A.只与t有关B.只与x有关C.与t和x都有关D.与t和x都无关2、在物理光学中，对于光的衍射现象，例如单缝衍射和圆孔衍射，以下关于衍射条纹的特征、衍射条件和衍射现象的应用的描述，错误的是（）A.衍射条纹中央亮纹宽度最宽B.障碍物或孔隙的尺寸与光的波长相当或更小时发生明显衍射C.光的衍射现象证明了光具有波动性D.衍射现象在光学仪器的分辨率提高方面没有作用3、在量子力学的隧道效应中，微观粒子具有穿越势垒的能力。对于一个给定的势垒，粒子穿越势垒的概率与哪些因素有关？（）A.只与势垒高度有关B.只与势垒宽度有关C.与势垒高度和宽度都有关D.与粒子的速度有关4、在经典力学的范畴中，关于牛顿运动定律的适用范围和局限性，以下哪种说法是较为准确的？（）A.牛顿运动定律适用于所有宏观和微观物体的运动，没有任何局限性B.牛顿运动定律只适用于宏观低速物体的运动，在高速和微观领域需要相对论和量子力学来修正C.牛顿运动定律对于高速运动的物体仍然适用，但对于微观粒子则完全不适用D.牛顿运动定律的适用范围和局限性难以确定，取决于具体的研究对象和问题5、在热学中，研究热传递的方式包括热传导、热对流和热辐射。对于一个真空绝热的容器，内部有两个温度不同的物体，它们之间主要通过哪种方式进行热传递？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上都不是6、在光学的折射定律中，对于光线从一种介质斜射入另一种介质时的折射情况，以下关于入射角和折射角的正弦值之比与介质折射率的关系，描述不准确的是（）A.入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于两种介质的相对折射率B.折射率大的介质中，光线偏折程度大C.折射率与光在介质中的传播速度有关D.不同频率的光在同一介质中的折射率相同7、在电磁学的知识体系中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象的本质。一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。如果磁通量在极短时间内从Φ1变化到Φ2，以下哪个表达式能正确计算感应电动势的大小？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t8、对于静电场中的高斯定理，以下对于通过闭合曲面的电通量与曲面内电荷代数和之间关系的理解，不正确的是（）A.高斯定理反映了静电场是有源场B.电通量只与曲面内的电荷有关，与曲面外的电荷无关C.无论曲面形状如何，只要闭合曲面内电荷代数和不变，电通量就不变D.高斯定理只适用于对称性电场9、在光学的干涉实验中，劈尖干涉可以用来测量微小的厚度变化。如果劈尖的折射率为n，夹角为θ，用波长为λ的单色光垂直照射，相邻两条明纹对应的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ10、在光学成像中，薄透镜成像公式描述了物距、像距和焦距之间的关系。以下关于薄透镜成像的特点，不准确的是？（）A.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像B.当物距等于焦距时，不能成像C.像的大小和正倒只与物距有关，与焦距无关D.薄透镜可以成实像也可以成虚像11、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一（）12、在光学的折射定律中，折射率是关键参数。一束光线从玻璃射入空气中，玻璃的折射率为n，入射角为i。若玻璃的折射率增大，入射角不变，折射光线会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定13、在电学实验中，用欧姆表测量电阻时，需要进行调零操作。如果在测量前没有进行调零，测量结果会比真实值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定14、在光学的反射定律中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，且反射角等于入射角。当入射角增大时，反射角会如何变化？（）A.不变B.减小C.增大D.先增大后减小15、对于磁场的安培环路定理，以下关于其内容和应用中的注意事项，哪一个是准确的？（）A.安培环路定理指出，在稳恒磁场中，磁感应强度沿任何闭合回路的线积分等于穿过该回路所包围面积的电流代数和的μ0倍，但该定理不能用于求解非对称电流分布产生的磁场B.安培环路定理适用于任何磁场，只要知道回路所包围的电流，就可以直接求出磁感应强度C.应用安培环路定理时，不需要考虑磁场的对称性和电流的分布情况D.安培环路定理中的电流必须是传导电流，不包括位移电流16、在光学领域，光的干涉和衍射现象是光的波动性的重要表现。对于杨氏双缝干涉实验，以下关于干涉条纹特点的描述，不正确的是？（）A.相邻明条纹或暗条纹之间的间距相等B.条纹的间距与入射光的波长成正比C.条纹的亮度分布是均匀的，与位置无关D.当双缝间距减小时，条纹间距增大17、在光学部分，光的折射现象是重要的知识点。一束光线从空气斜射入水中，入射角为i，折射角为r。若光线在水中的传播速度变为原来的一半，入射角不变，此时折射角会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定18、在近代物理中，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型。在实验中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他条件不变，那么散射角大于90度的α粒子数会如何变化？（）A.增多B.减少C.不变D.无法确定19、在波动方程的推导和应用中，关于一维简谐波的波动方程及其解的物理意义，以下哪种表述是准确的？（）A.一维简谐波的波动方程描述了波的传播规律，其解表示了在不同位置和时刻质点的位移，波速只与介质的性质有关B.波动方程的解只取决于波源的振动情况，与介质的性质和传播方向无关C.一维简谐波的波动方程可以用于描述任何形式的波，包括电磁波和机械波，其波速在不同介质中相同D.波动方程的推导基于牛顿运动定律，只适用于机械波，对电磁波不适用20、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为m的卫星绕质量为M的地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v。若卫星的轨道半径增大到2r，其他条件不变，线速度会如何变化？（）A.线速度不变B.线速度减小到原来的1/2C.线速度减小到原来的1/√2D.线速度减小到原来的1/421、在静电场中，高斯定理是一个非常重要的定理。以下关于高斯定理的应用条件，不正确的是？（）A.电场必须是由对称性分布的电荷产生的B.要求电场具有高度的对称性C.可以用于计算任意形状带电体产生的电场强度D.闭合曲面内的电荷代数和决定了通过该曲面的电通量22、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（）A.运动的时钟走得比静止的时钟快B.运动的时钟走得比静止的时钟慢C.运动和静止的时钟走得一样快D.时间的测量与运动状态无关23、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述都揭示了热现象的方向性。以下哪种过程违反了热力学第二定律的克劳修斯表述？（）A.热从高温物体自发传给低温物体B.功完全转化为热C.热从低温物体传给高温物体而不产生其他影响D.以上都不违反24、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化25、在热力学第二定律的探讨中，热机的效率存在一定的限制。对于一个在两个恒温热源之间工作的卡诺热机，高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，以下关于其效率η的表达式，哪个是正确的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T126、在波动光学中，杨氏双缝干涉实验是研究光的干涉现象的经典实验。在实验中，两缝间距为d，屏到双缝的距离为D，波长为λ的单色光垂直入射，若要使干涉条纹间距变大，以下哪种方法可行？（）A.减小d，增大DB.增大d，减小DC.减小λ，增大dD.增大λ，减小D27、在热力学第二定律的学习中，对于一个热机，从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W。以下关于热机效率的表达式，哪一项是不正确的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与工作物质的性质无关28、在研究动量守恒定律时，系统不受外力或所受合外力为零是重要条件。在光滑水平面上，两个质量分别为m1和m2的小球发生正碰，碰撞前速度分别为v1和v2，碰撞后速度分别为v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞为完全弹性碰撞，碰撞后两球的速度会如何变化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.无法确定29、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（）A.元素的化学状态B.外界温度和压力C.原子核内部结构D.以上因素均不影响30、在相对论中，长度收缩效应指出运动物体的长度在运动方向上会变短。如果一个物体在相对观察者以0.9c的速度运动时，其在运动方向上的长度变为原来的多少倍？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.5二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学中的理想气体模型在许多情况下能简化问题，深入探讨理想气体的假设、状态方程和热力学过程，以及在实际气体近似处理中的应用。2、（本题5分）论述固体物理中晶体结构的特点及分类，分析其对材料性能的影响。3、（本题5分）全面论述电磁学中的电磁波的偏振现象，分析其产生机制、偏振态的分类和在光学通信、遥感等领域的应用。4、（本题5分）详细论述牛顿运动定律在经典力学中的地位和作用，并举例说明其在实际问题中的应用以及局限性。5、（本题5分）量子力学中的量子点是一种纳米尺度的结构，阐述量子点的物理特性、制备方法和在量子计算、光电器件中的应用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析固体物理中的晶格振动的特点及对固体性质的影响，探讨晶格振动在固体物理中的研究意义。2、（本题5分）在电磁学中，讨论电介质的极化现象和极化强度的概念？3、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的时间膨胀效应，推导其数学表达式，解释其物理意义，并举例说明其在高速运动时钟测量中的应用。4、（本题5分