2025年大学物理实验A（光学实验操作）试题及答案.doc

2025年大学物理实验A（光学实验操作）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. 在光的干涉实验中，以下哪种情况会使干涉条纹间距变大？
A. 增大双缝间距
B. 减小光的波长
C. 增大光屏到双缝的距离
D. 减小光屏到双缝的距离

2. 用迈克尔逊干涉仪测量微小长度变化时，当移动可动反射镜，干涉条纹移动了N条，所用光源波长为λ，则可动反射镜移动的距离为：
A. Nλ
B. Nλ/2
C. 2Nλ
D. Nλ/4

3. 在单缝衍射实验中，若单缝宽度增大，衍射条纹将：
A. 变宽
B. 变窄
C. 不变
D. 消失

4. 以下哪种光学元件可以用来改变光的传播方向？
A. 平面镜
B. 凸透镜
C. 凹透镜
D. 以上都可以

5. 对于杨氏双缝干涉实验，以下说法正确的是：
A. 两缝间距越大，条纹越密集
B. 光的频率越高，条纹越密集
C. 光屏离双缝越远，条纹越稀疏
D. 以上都不对

6. 用分光计测量三棱镜顶角时，最小偏向角法的原理是基于：
A. 光的折射定律
B. 光的反射定律
C. 光的干涉原理
D. 光的衍射原理

7. 在测定玻璃折射率的实验中，以下哪种方法误差相对较小？
A. 插针法
B. 折射仪法
C. 分光计法
D. 双缝干涉法

8. 当光从一种介质进入另一种介质时，以下物理量不变的是：
A. 频率
B. 波长
C. 波速
D. 以上都变

9. 用牛顿环测量透镜曲率半径时，以下哪种情况会使测量结果偏大？
A. 测量的环数偏少
B. 测量的环数偏多
C. 中心暗斑看成亮斑
D. 以上都不会

10. 以下哪种光不属于可见光范围？
A. 红光
B. 紫光
C. 紫外线
D. 绿光

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共20分）
答题要求：本大题共5小题，请将正确答案填写在题中横线上。每空2分。

1. 光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的强弱分布的现象。产生干涉的条件是两列光波的频率______，振动方向______，且有恒定的相位差。

2. 迈克尔逊干涉仪主要由______、______、______和______等部分组成。

3. 单缝衍射中，中央明纹的宽度是其他明纹宽度的______倍。

4. 用分光计测量角度时，需要调节望远镜聚焦于______，调节平行光管发出______。

5. 牛顿环是由一个______和一个______之间的空气薄膜产生的干涉现象。

三、简答题（共15分）
答题要求：简要回答下列问题。

1. 简述光的干涉原理及其在实际中的应用（至少举两个例子）。（5分）

2. 说明用分光计测量三棱镜顶角的步骤。（5分）

3. 解释为什么在单缝衍射实验中，缝越窄，衍射现象越明显。（5分）

四、实验设计题（共15分）
材料：现有光源、单缝、双缝、光屏、凸透镜等光学元件。
答题要求：请设计一个实验来测量光的波长，写出实验原理、实验步骤及需要测量的物理量。

五、计算题（共20分）
材料：在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距d = 0.2mm，光屏到双缝的距离D =
1m，用波长λ = 500nm的单色光照射双缝。
答题要求：求：（1）相邻两明纹的间距；（2）若在光屏上某点P距离中央明纹中心的距离为2.5mm，该点是明纹还是暗纹？

答案：
一、选择题
1. C
2. B
3. B
4. D
5. B
6. A
7. C
8. A
9. C
10. C

二、填空题
1. 相同 相同
2. 分光镜 补偿板 动镜 定镜
3. 2
4. 无穷远 平行光
5. 平凸透镜 平面玻璃

三、简答题
1. 光的干涉原理是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的强弱分布。应用：如干涉仪可用于精密测量长度、厚度等；薄膜干涉可用于增透膜、增反膜等。
2. 步骤：调节分光计使其达到测量状态；将三棱镜放在载物台上，调节三棱镜使平行光管的光反射后能进入望远镜；分别测量三棱镜两个光学面的反射光的角度；利用公式计算顶角。
3. 缝越窄，根据衍射公式可知，衍射角越大，衍射光线偏离直线传播的程度越大，所以衍射现象越明显。

四、实验设计题
实验原理：利用杨氏双缝干涉实验，通过测量双缝间距、光屏到双缝的距离以及相邻明纹间距，根据公式计算光的波长。
实验步骤：将光源、单缝、双缝、光屏依次放置，调节各元件共轴；测量双缝间距d、光屏到双缝的距离D；观察干涉条纹，测量相邻明纹间距Δx。
需要测量的物理量：d、D、Δx。

五、计算题
（1）根据公式Δx = Dλ/d，代入数据可得Δx = 2.5mm。
（2）该点到中央明纹中心的距离为2.5mm，与相邻明纹间距相等，所以该点是明纹。