物理光学测试题与答案分享

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一、单选题（每题2分，共20分）

1.在杨氏双缝实验中，若将两条缝的宽度稍微调窄，则屏幕上的干涉条纹将（）（2分）A.间距变宽B.间距变窄C.间距不变D.消失【答案】B【解析】根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λL/d，缝宽变窄会增大d，导致间距变窄

2.光的衍射现象说明（）（2分）A.光具有波动性B.光具有粒子性C.光速是恒定的D.光的频率不变【答案】A【解析】衍射是波特有的现象，光的衍射证实了光的波动性

3.下列哪项不属于光的相干条件？（）（2分）A.频率相同B.振动方向相同C.相位差恒定D.振幅相等【答案】D【解析】相干条件要求频率相同、振动方向相同、相位差恒定，振幅可以不等

4.光栅衍射中，当入射光波长增加时，衍射角将（）（2分）A.增大B.减小C.不变D.可能增大也可能减小【答案】A【解析】根据光栅方程dsinθ=λ，波长λ增大，衍射角θ增大

5.偏振现象说明光是（）（2分）A.纵波B.横波C.机械波D.电磁波【答案】B【解析】只有横波才能产生偏振现象，光作为电磁波属于横波

6.在单缝夫琅禾费衍射中，若增大缝宽，则中央亮纹将（）（2分）A.变宽B.变窄C.不变D.消失【答案】B【解析】中央亮纹宽度与缝宽成反比，缝宽增大，中央亮纹变窄

7.下列哪项不是全息照相的特点？（）（2分）A.立体感强B.可多次复制C.分辨率高D.对光源要求不高【答案】D【解析】全息照相要求相干光源，对光源要求较高

8.光的干涉条纹间距与下列哪个因素无关？（）（2分）A.缝宽B.缝距C.光源波长D.屏幕距离【答案】A【解析】干涉条纹间距与缝距、波长、屏幕距离有关，与缝宽无关

9.下列哪种现象不属于光的衍射？（）（2分）A.泊松亮斑B.牛顿环C.单缝衍射D.光栅衍射【答案】B【解析】牛顿环是薄膜干涉现象，其余均为衍射现象

10.在迈克尔逊干涉仪中，若动反射镜移动距离为λ/2，则干涉条纹将（）（2分）A.移动λ/2B.移动λC.移动1条D.不动【答案】C【解析】动镜移动λ/2，光程差改变λ，观察到条纹移动1条

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些现象可以说明光的波动性？（）A.干涉B.衍射C.偏振D.光电效应E.全息照相【答案】A、B、C、E【解析】干涉、衍射、偏振和全息照相说明光的波动性，光电效应说明光的粒子性

2.光栅衍射的公式dsinθ=λ适用于（）A.透射光栅B.反射光栅C.白光入射D.单色光入射E.任意光源【答案】A、B、D【解析】公式适用于透射或反射光栅，以及单色光入射

3.以下哪些条件可以产生相干光？（）A.同一光源不同部分发出的光B.两个独立光源发出的光C.激光D.白光E.钠光灯【答案】C、E【解析】激光和钠光灯可以产生相干光，其他均为非相干光

4.全息照相的记录需要（）A.相干光源B.感光底片C.参考光D.白光E.立体镜【答案】A、B、C【解析】全息照相需要相干光源、感光底片和参考光

5.光的偏振现象说明（）A.光具有横波性B.光可以传播能量C.光可以传播信息D.光速是恒定的E.光的频率不变【答案】A、C【解析】偏振说明光的横波性，以及可以用于信息传输

三、填空题（每题4分，共32分）

1.光的干涉条纹间距与光源波长成______比，与缝距成______比【答案】正；正

2.光栅衍射中，当入射角增大时，衍射角将______【答案】增大

3.偏振片的作用是______光波【答案】选择性通过

4.全息照相的记录需要______光源和______【答案】相干；参考光

5.迈克尔逊干涉仪中，动反射镜移动距离为λ/4时，干涉条纹将______【答案】移动半条

6.光的衍射现象中，缝宽越窄，衍射现象越______【答案】明显

7.相干光的条件包括频率______、振动方向______和相位差______【答案】相同；相同；恒定

8.光栅衍射中，当波长变短时，衍射角将______【答案】减小

四、判断题（每题2分，共10分）

1.光的干涉现象一定是相干光产生的（）【答案】（√）【解析】干涉现象必须满足相干条件

2.光栅衍射的中央亮纹亮度最高（）【答案】（√）【解析】中央亮纹包含所有波长的光，亮度最高

3.偏振现象只能发生在横波中（）【答案】（√）【解析】偏振是横波特有的现象

4.全息照相可以记录光的强度和相位信息（）【答案】（√）【解析】全息照相记录光的振幅和相位信息

5.光的衍射现象在日常生活中很难观察到（）【答案】（×）【解析】衍射现象在日常生活中随处可见，如水波衍射

五、简答题（每题4分，共16分）

1.简述杨氏双缝实验的原理和现象【答案】杨氏双缝实验通过双缝使光源产生干涉，在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹实验原理基于光的波动性，条纹间距与波长、缝距、屏幕距离有关

2.简述光栅衍射与单缝衍射的区别【答案】光栅衍射是大量狭缝的衍射叠加，形成明锐的亮纹；单缝衍射是单一狭缝的衍射，形成中央亮纹两侧逐渐减弱的衍射图样

3.简述偏振现象的原理及其应用【答案】偏振是横波特有的现象，通过偏振片选择性地通过光波振动方向应用包括减少眩光、立体电影、光学仪器等

4.简述全息照相的记录和再现原理【答案】全息照相通过记录光的干涉图样来保存光的全部信息再现时通过参考光照射全息片，形成原始物体的三维像

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析杨氏双缝实验中，若改变光源波长对干涉条纹的影响【答案】根据干涉条纹间距公式Δx=λL/d，波长λ增大，条纹间距Δx增大；波长减小，条纹间距Δx减小实验中观察到条纹随波长变化，验证了光的波动性

2.分析迈克尔逊干涉仪中，动反射镜移动对干涉条纹的影响【答案】动反射镜移动距离为λ/2时，光程差改变λ，观察到条纹移动1条当动镜移动距离为λ时，条纹移动2条该实验可用于精确测量光波长

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.在杨氏双缝实验中，缝距为

0.5mm，缝到屏幕距离为1m，使用钠光灯（波长

589.3nm）照射，求干涉条纹的间距【答案】根据公式Δx=λL/d，代入数据Δx=

589.3×10^-9×1/

0.5×10^-3=

1.178×10^-3m=

1.178mm干涉条纹间距为

1.178mm

2.在光栅衍射实验中，光栅每厘米有5000条刻线，使用白光照射，求第一级衍射光谱的角范围【答案】光栅常数d=1/5000cm=2×10^-4cm=2×10^-6m根据公式dsinθ=λ，第一级衍射（k=1）的角范围sinθ=λ/d，θ=arcsinλ/d紫光（400nm）θ1=arcsin400×10^-9/2×10^-6=10°，红光（700nm）θ2=arcsin700×10^-9/2×10^-6=

19.5°第一级衍射光谱的角范围为10°～

19.5°。