应用光学考研题目汇总及标准答案

应用光学考研题目汇总及标准答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.下列哪个现象证明了光的波动性？（）A.光的直线传播B.光的衍射C.光的反射D.光的色散【答案】B【解析】光的衍射现象是光波特有的波动性表现

2.光在真空中传播的速度约为（）A.3×10^8m/sB.3×10^5m/sC.3×10^7m/sD.2×10^8m/s【答案】A【解析】光在真空中的传播速度为3×10^8m/s

3.以下哪种透镜能使光线发散？（）A.凸透镜B.凹透镜C.平面镜D.棱镜【答案】B【解析】凹透镜具有发散光线的作用

4.光的反射定律包括两个基本内容，即（）A.反射光线与入射光线在同一平面内，反射角等于入射角B.反射光线与入射光线在同一平面内，反射角大于入射角C.反射光线与入射光线在不同平面内，反射角等于入射角D.反射光线与入射光线在不同平面内，反射角大于入射角【答案】A【解析】光的反射定律包括反射光线与入射光线在同一平面内，反射角等于入射角

5.全息照相利用了光的（）原理A.反射B.折射C.干涉D.偏振【答案】C【解析】全息照相利用了光的干涉原理

6.光栅衍射条纹的间距与（）有关A.光栅常数B.入射角C.光的波长D.以上都是【答案】D【解析】光栅衍射条纹的间距与光栅常数、入射角和光的波长有关

7.以下哪种光学元件不能改变光线的传播方向？（）A.透镜B.反射镜C.棱镜D.光栅【答案】A【解析】透镜主要改变光线的传播方向，但不包括全反射

8.激光器的基本原理是（）A.受激辐射B.自发辐射C.吸收辐射D.散射辐射【答案】A【解析】激光器的基本原理是受激辐射

9.以下哪种光学现象是由于光的色散引起的？（）A.光的干涉B.光的衍射C.光的偏振D.光的色散【答案】D【解析】光的色散现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同引起的

10.显微镜的分辨率主要取决于（）A.物镜的放大倍数B.目镜的放大倍数C.光源的强度D.物镜的数值孔径【答案】D【解析】显微镜的分辨率主要取决于物镜的数值孔径

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些是光的波动性表现？（）A.光的干涉B.光的衍射C.光的反射D.光的偏振E.光的色散【答案】A、B、D【解析】光的干涉、衍射和偏振现象是光波特有的波动性表现

2.全息照相的记录过程利用了光的（）A.干涉B.衍射C.反射D.偏振【答案】A、B【解析】全息照相的记录过程利用了光的干涉和衍射原理

3.以下哪些因素会影响光的衍射现象？（）A.光的波长B.障碍物的尺寸C.光的强度D.光的传播介质【答案】A、B【解析】光的波长和障碍物的尺寸会影响光的衍射现象

4.激光器的关键技术包括（）A.激活介质B.光学谐振腔C.泵浦源D.光栅【答案】A、B、C【解析】激光器的关键技术包括激活介质、光学谐振腔和泵浦源

5.以下哪些是光学系统的常见像差？（）A.球差B.色差C.像散D.畸变【答案】A、B、C、D【解析】光学系统的常见像差包括球差、色差、像散和畸变

三、填空题（每题4分，共20分）

1.光的反射分为______和______两种【答案】镜面反射；漫反射

2.全息照相的基本原理是光的______和______【答案】干涉；衍射

3.显微镜的分辨率与物镜的______有关【答案】数值孔径

4.激光器的基本原理是______【答案】受激辐射

5.光的色散现象是由于______引起的【答案】不同波长的光在介质中的折射率不同

四、判断题（每题2分，共10分）

1.全息照相可以记录光波的振幅和相位信息（）【答案】（√）

2.光的衍射现象只有在障碍物尺寸与光的波长相当的情况下才会明显（）【答案】（√）

3.激光器是一种利用受激辐射原理产生相干光的光学器件（）【答案】（√）

4.光的色散现象会导致白光通过三棱镜后分解成彩色光（）【答案】（√）

5.显微镜的放大倍数越高，其分辨率也越高（）【答案】（×）

五、简答题（每题5分，共10分）

1.简述光的干涉现象及其条件【答案】光的干涉现象是指两列或多列光波在空间中相遇时，某些区域光强增强，某些区域光强减弱的现象光的干涉条件包括两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同

2.简述激光器的三个基本组成部分及其作用【答案】激光器的三个基本组成部分是激活介质、光学谐振腔和泵浦源激活介质是产生受激辐射的介质；光学谐振腔用于提供光子的反馈和放大；泵浦源为激活介质提供能量，使其达到粒子数反转

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析全息照相的记录和再现过程，并说明其特点【答案】全息照相的记录过程利用了光的干涉原理，将物光和参考光在感光板上干涉形成干涉条纹，记录下光波的振幅和相位信息再现过程利用光的衍射原理，用原参考光照射全息图，形成虚像和实像全息照相的特点是能够记录光波的振幅和相位信息，具有三维成像、立体感强等特点

2.分析显微镜的成像原理及其分辨率限制因素【答案】显微镜的成像原理是利用物镜和目镜对物体进行两次放大，形成放大的像显微镜的分辨率主要取决于物镜的数值孔径，数值孔径越大，分辨率越高分辨率限制因素包括物镜的数值孔径、光源的波长以及物镜的像差等

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.设计一个简单的激光器系统，包括激活介质、光学谐振腔和泵浦源的选择，并说明其工作原理【答案】设计一个简单的激光器系统，可以选择红宝石作为激活介质，使用两面平行反射镜构成光学谐振腔，并选择光泵浦作为泵浦源工作原理是光泵浦提供能量，使红宝石中的粒子数反转，当光子在谐振腔内传播时，受激辐射产生相干光，最终形成激光输出

2.设计一个光学系统，用于观察微小物体的细节，并说明其成像原理和分辨率限制因素【答案】设计一个光学系统，可以选择高数值孔径的物镜和目镜构成显微镜，观察微小物体的细节成像原理是利用物镜和目镜对物体进行两次放大，形成放大的像分辨率限制因素包括物镜的数值孔径、光源的波长以及物镜的像差等提高分辨率的方法包括使用高数值孔径的物镜、短波长的光源以及减少物镜的像差等---完整标准答案

一、单选题

1.B

2.A

3.B

4.A

5.C

6.D

7.A

8.A

9.D

10.D

二、多选题

1.A、B、D

2.A、B

3.A、B

4.A、B、C

5.A、B、C、D

三、填空题

1.镜面反射；漫反射

2.干涉；衍射

3.数值孔径

4.受激辐射

5.不同波长的光在介质中的折射率不同

四、判断题

1.（√）

2.（√）

3.（√）

4.（√）

5.（×）

五、简答题

1.光的干涉现象是指两列或多列光波在空间中相遇时，某些区域光强增强，某些区域光强减弱的现象光的干涉条件包括两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同

2.激光器的三个基本组成部分是激活介质、光学谐振腔和泵浦源激活介质是产生受激辐射的介质；光学谐振腔用于提供光子的反馈和放大；泵浦源为激活介质提供能量，使其达到粒子数反转

六、分析题

1.全息照相的记录过程利用了光的干涉原理，将物光和参考光在感光板上干涉形成干涉条纹，记录下光波的振幅和相位信息再现过程利用光的衍射原理，用原参考光照射全息图，形成虚像和实像全息照相的特点是能够记录光波的振幅和相位信息，具有三维成像、立体感强等特点

2.显微镜的成像原理是利用物镜和目镜对物体进行两次放大，形成放大的像显微镜的分辨率主要取决于物镜的数值孔径，数值孔径越大，分辨率越高分辨率限制因素包括物镜的数值孔径、光源的波长以及物镜的像差等

七、综合应用题

1.设计一个简单的激光器系统，可以选择红宝石作为激活介质，使用两面平行反射镜构成光学谐振腔，并选择光泵浦作为泵浦源工作原理是光泵浦提供能量，使红宝石中的粒子数反转，当光子在谐振腔内传播时，受激辐射产生相干光，最终形成激光输出

2.设计一个光学系统，可以选择高数值孔径的物镜和目镜构成显微镜，观察微小物体的细节成像原理是利用物镜和目镜对物体进行两次放大，形成放大的像分辨率限制因素包括物镜的数值孔径、光源的波长以及物镜的像差等提高分辨率的方法包括使用高数值孔径的物镜、短波长的光源以及减少物镜的像差等。