2026年光学测量试题及答案大全

2026年光学测量试题及答案大全一、单项选择题（每题2分，共20分）1.迈克尔逊干涉仪中，动镜移动距离d与干涉条纹移动数N的关系是：A.dB.dC.dD.d2.激光多普勒测速（LDV）测量流体速度利用的是：A.光的干涉B.多普勒效应C.光的衍射D.光的偏振3.光栅尺传感器中，莫尔条纹的主要作用是：A.提高光源亮度B.对位移信号进行放大和细分C.消除机械振动D.减小光栅间距4.在偏振光测量中，起偏器和检偏器偏振轴夹角为θ，当检偏器输出光强为入射偏振光强的1/4时，A.30B.45C.60D.905.下列哪一种方法常用于测量光学表面粗糙度？A.光电自准直法B.光切法（光切显微镜）C.激光多普勒法D.光栅莫尔条纹法6.单缝夫琅禾费衍射中，中央明纹宽度与狭缝宽度a的关系是（波长λ，透镜焦距f固定）：A.与a成正比B.与a成反比C.与a2D.与a无关7.光纤布拉格光栅（FBG）传感器中，反射波长λBA.减小B.不变C.增大D.无法确定8.光电二极管相对于光电倍增管的主要缺点是：A.响应速度慢B.灵敏度低C.光谱响应范围窄D.体积大9.光学自准直仪可用于测量：A.微小直线位移B.微小角度变化C.表面粗糙度D.介质折射率10.激光三角法测距中，被测表面高度变化引起光斑位置变化，通过检测光斑在探测器上的位置可计算位移，该方法属于：A.干涉测量B.衍射测量C.三角测量D.偏振测量二、填空题（每空2分，共20分）1.在迈克尔逊干涉仪中，条纹每移动一条，动镜位移为____。2.常用激光干涉测长的光源是He-Ne激光器，其真空中的标准波长约为____nm。3.光栅传感器中，莫尔条纹间距W与光栅常数d之比W/4.根据马吕斯定律，当起偏器与检偏器透光轴夹角为45∘5.单缝夫琅禾费衍射中，第一暗纹对应的衍射角θ1与狭缝宽度a、波长λ6.光切法测量表面粗糙度是利用光在工件表面形成____像，通过测量轮廓峰谷高度来评定粗糙度。7.光纤布拉格光栅传感器的反射波长λB=2ne8.激光多普勒测速中，运动微粒散射光频率与入射光频率之差称为____。9.光学杠杆放大原理中，若微位移引起反射镜偏转α，反射光线的角变化为____。10.在衍射测量中，随着被测狭缝宽度减小，衍射中央明纹宽度将____。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述迈克尔逊干涉仪测量长度的基本原理。2.什么是光栅莫尔条纹？说明其放大作用。3.简述激光三角法测距的基本原理。4.简述光纤布拉格光栅（FBG）传感器测量温度或应变的工作原理。5.光学测量中常用的光源有哪些？各有什么特点？四、计算题（每题15分，共30分）1.用迈克尔逊干涉仪测量微小位移。已知He-Ne激光器波长λ=632.8nm，动镜移动距离(1)干涉条纹移动的数目N；(2)若光电计数器能分辨110N将d=158.2 N干涉条纹移动500条。(2)条纹分辨率为ΔNΔ最小可测位移约为31.6nm。解析：该题考查迈克尔逊干涉仪的基本关系式d=2.用单缝夫琅禾费衍射法测量狭缝宽度。已知光源波长λ=550nm，透镜焦距f=500mm，测得中央明纹两侧第三暗纹之间的距离x中央明纹两侧第k级暗纹间距为2xk。由题意k=a将λ=5.50×10−a所以狭缝宽度为0.50mm。解析：本题根据夫琅禾费单缝衍射暗纹条件，利用小角度近似将角位置转化为线性位置。注意中央明纹两侧同级暗纹间距是单侧距离的两倍。参考答案与解析一、单项选择题1.答案：B解析：动镜每移动半个波长，往返光程差变化一个波长，干涉条纹移动一条。2.答案：B3.答案：B解析：莫尔条纹间距远大于光栅栅距，起到位移放大作用，并可通过电子细分进一步提高分辨率。4.答案：C解析：由马吕斯定律I=I0cos2θ，令5.答案：B6.答案：B解析：中央明纹宽度x=2f7.答案：C解析：温度升高使光栅周期Λ和有效折射率ne8.答案：B解析：光电倍增管具有很高的增益和灵敏度，光电二极管在弱光测量中灵敏度明显较低。9.答案：B10.答案：C二、填空题1.答案：λ2.答案：632.83.答案：放大倍数4.答案：15.答案：a6.答案：光带（或光截面）7.答案：光纤纤芯的有效折射率8.答案：多普勒频移9.答案：210.答案：增大三、简答题1.答案：被测长度变化使动镜移动，引起两臂光程差变化，干涉条纹发生移动。通过光电计数器记录条纹移动数N，由d=2.答案：两片光栅以微小夹角重叠时，透射光产生明暗相间的莫尔条纹，条纹方向近似垂直于光栅栅线方向。莫尔条纹的间距W远大于光栅栅距d，放大倍数K=W/d≈1/3.答案：激光束投射到被测表面，散射光经接收透镜成像在位置敏感探测器（PSD或CCD）上。当被测表面沿光轴方向移动时，光斑在探测器上的位置发生变化。根据三角几何关系，由光斑位置变化量可计算出被测表面位移量。该方法适用于非接触、在线测量，测量范围大、响应快，但精度通常低于干涉法。4.答案：FBG通过在光纤纤芯写入周期性折射率调制，选择性反射满足布拉格条件λB=2neff5.答案：常用光源有：(1)He-Ne激光器：单色性好、方向性好、相干长度长，波长632.8nm，是干涉测量的标准光源；(2)半导体激光器（LD）：体积小、效率高、调制方便，但光束发散角较大、谱线较宽；(3)白光