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2025年大学物理学（光学）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3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. 关于光的干涉，下列说法正确的是（ ）
A. 只要两列光波相遇就会产生干涉现象
B. 只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象
C. 干涉条纹是等间距的平行线
D. 光的干涉现象证明了光具有波动性
2. 用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A. 相邻两亮条纹或相邻两暗条纹的间距是不等的
B. 把入射光由红光换成紫光，相邻两亮条纹间距变宽
C. 把双缝间距离变小，相邻两暗条纹间距变窄
D. 把光屏与双缝的距离变大，相邻两亮条纹间距变宽
3. 下列现象中属于光的衍射现象的是（ ）
A. 雨后天空出现彩虹
B. 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C. 光照射到不透明的圆盘上，在圆盘的阴影中心出现亮斑
D. 光在两种介质的界面上可以同时发生反射和折射
4. 光的偏振现象说明光是（ ）
A. 纵波
B. 横波
C. 电磁波
D. 机械波
5. 对于光的偏振，以下认识正确的是（ ）
A. 振动方向只在某一平面内的光是偏振光
B. 从电灯等光源直接发出的光本身就是偏振光
C. 转动偏振片去看电灯光，看到透射光亮度无变化，说明透射光不是偏振光
D. 光的偏振现象使人们认识到光是一种横波
6. 关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是（ ）
A. 光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理
B. 光的干涉条纹是等间距的，衍射条纹是不等间距的
C. 光的干涉现象说明光具有波动性，衍射现象不能说明光具有波动性
D. 光的干涉和衍射现象都是光在传播过程中遇到障碍物时发生的现象
7. 用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A. 干涉图样中央亮条纹是白色的
B. 在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是红色条纹
C. 在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是紫色条纹
D. 在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是黄色条纹
8. 光从某种介质射向空气，入射角为45°时，折射角为60°，则这种介质的折射率为（ ）
A. $\frac{\sqrt{2}}{2}$
B. $\sqrt{2}$
C. $\frac{\sqrt{3}}{3}$
D. $\sqrt{3}$
9. 一束光由空气射向折射率$n=\sqrt{2}$的某种玻璃的表面，如图所示。$i$代表入射角，则（ ）
A. 当$i\gt45°$时会发生全反射现象
B. 无论入射角$i$是多大当光在玻璃中传播时，可能发生全反射现象
C. 当入射角$i=45°$时，折射角$r=30°$
D. 当入射角$i=60°$时，反射光线与折射光线垂直
10. 如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为$\theta$，经折射后射出$a$、$b$两束光线，则（ ）
A. 在玻璃中，$a$光的传播速度小于$b$光的传播速度
B. 在真空中，$a$光的波长小于$b$光的波长
C. 玻璃砖对$a$光的折射率小于对$b$光的折射率
D. 若改变光束的入射方向使$\theta$角逐渐变大，则折射光线$a$首先消失
E. 分别用$a$、$b$光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，$a$光的干涉条纹间距大于$b$光的干涉条纹间距

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）
答题要求：简述光的干涉现象中，相干光的条件是什么？

12. （15分）
答题要求：推导光的折射定律。

13. （15分）
答题要求：用波动理论解释光的衍射现象。

14. （15分）
材料：在光学实验中，经常会用到双缝干涉装置。如图所示，光源发出的光经过单缝后变成线光源，再经过双缝后形成两列相干光，在光屏上产生干涉条纹。已知双缝间距为$d$，光屏到双缝的距离为$L$，光的波长为$\lambda$。
题目：若双缝间距$d$增大，光屏上的干涉条纹间距如何变化？请说明理由。

15. （15分）
材料：在研究光的偏振现象时，我们发现偏振片对光有选择吸收的特性。当自然光通过偏振片时，只有振动方向与偏振片透振方向一致的光才能通过。
题目：如何利用偏振片来鉴别自然光和偏振光？请简要说明方法。

答案：
1. B
2. D
3. BC
4. B
5. AD
6. B
7. AC
8. B
9. CD
10. ABD

11. 相干光的条件是：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。

12. 设光在两种介质中的传播速度分别为$v_1$、$v_2$，入射角为$i$，折射角为$r$。根据惠更斯原理，波面上的各点都可以看作是发射子波的波源，从波阵面$AB$上各点发出的子波，经过时间$t$后到达界面$MN$。$A$点发出的子波到达$N$点，$B$点发出的子波到达$C$点。由几何关系可得：$\sin i=\frac{BC}{AC}$，$\sin r=\frac{BN}{AN}$。又因为$AC=v_1t$，$AN=v_2t$，所以$\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{v_1}{v_2}$。而折射率$n=\frac{v_1}{v_2}$，所以$\frac{\sin i}{\sin r}=n$，即光的折射定律。

13. 光的衍射现象是指光在传播过程中遇到障碍物时，光会偏离直线传播路径而进入几何阴影区，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。从波动理论来看，光是一种电磁波，当光遇到障碍物时，障碍物边缘的子波源会发出次波。这些次波相互叠加，就会在屏幕上形成衍射条纹。当障碍物的尺寸与光的波长相近时，衍射现象就会比较明显。

14. 根据双缝干涉条纹间距公式$\Delta x=\frac{L\lambda}{d}$，当双缝间距$d$增大时，分母增大，所以光屏上干涉条纹间距会变小。因为条纹间距与双缝间距成反比，$d$增大，$\Delta x$就会减小。

15. 将偏振片放在待测光前，转动偏振片。若看到透射光的强度随偏振片的转动而变化，且有消光现象，则该光为偏振光；若看到透射光的强度不随偏振片的转动而变化，则该光为自然光。因为自然光通过偏振片后，透射光强度不变，而偏振光通过偏振片时，只有振动方向与偏振片透振方向一致的光才能通过，转动偏振片会出现消光现象。