物理學(xué)光學(xué)知識(shí)點(diǎn)習(xí)題集及解析姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫(xiě)您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫(xiě)您的答案。一、選擇題1.光的干涉現(xiàn)象

（1）兩束相干光在空間重疊時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，這種現(xiàn)象稱為：

A.光的折射

B.光的干涉

C.光的偏振

D.光的衍射

（2）以下哪個(gè)條件是產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條紋的必要條件？

A.入射光必須是單色光

B.兩個(gè)光源必須是相干光源

C.入射光必須是平面波

D.以上都是

2.光的衍射現(xiàn)象

（1）當(dāng)光波通過(guò)一個(gè)狹縫時(shí)，在屏幕上形成明暗相間的衍射條紋，這種現(xiàn)象稱為：

A.光的干涉

B.光的衍射

C.光的折射

D.光的吸收

（2）衍射現(xiàn)象與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？

A.光波的波長(zhǎng)

B.狹縫寬度

C.觀察距離

D.光源的強(qiáng)度

3.光的偏振現(xiàn)象

（1）當(dāng)光波通過(guò)一個(gè)偏振片時(shí)，光波的振動(dòng)方向?qū)ⅲ?/p>

A.垂直于偏振片的平面

B.平行于偏振片的平面

C.沿著光傳播方向

D.與偏振片的取向無(wú)關(guān)

（2）以下哪個(gè)器件可以產(chǎn)生線偏振光？

A.偏振片

B.透鏡

C.濾光片

D.全反射鏡

4.光的折射現(xiàn)象

（1）光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為：

A.光的折射

B.光的干涉

C.光的衍射

D.光的吸收

（2）根據(jù)斯涅爾定律，以下哪個(gè)關(guān)系描述了入射角和折射角之間的關(guān)系？

A.$n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$

B.$\theta_1\theta_2=n_2n_1$

C.$\theta_1\theta_2=n_1n_2$

D.$\theta_1\theta_2=\frac{n_2}{n_1}$

5.光的反射現(xiàn)象

（1）當(dāng)光波從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)時(shí)，部分光波被反射回原介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為：

A.光的反射

B.光的折射

C.光的吸收

D.光的干涉

（2）根據(jù)光的反射定律，以下哪個(gè)關(guān)系描述了入射角和反射角之間的關(guān)系？

A.$\theta_1=\theta_2$

B.$\theta_1\theta_2=90^\circ$

C.$\theta_1\theta_2=90^\circ$

D.$\theta_1\cdot\theta_2=1$

6.光的吸收與發(fā)射

（1）當(dāng)光波被物質(zhì)吸收時(shí)，以下哪個(gè)過(guò)程發(fā)生？

A.光子的能量被物質(zhì)吸收，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的內(nèi)部能量

B.光子的能量被物質(zhì)釋放，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的內(nèi)部能量

C.光子的能量被物質(zhì)吸收，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的動(dòng)能

D.光子的能量被物質(zhì)釋放，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的動(dòng)能

（2）以下哪個(gè)現(xiàn)象是光吸收與發(fā)射過(guò)程的典型例子？

A.光電效應(yīng)

B.黑體輻射

C.光的干涉

D.光的衍射

7.光的色散現(xiàn)象

（1）光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，不同頻率的光以不同的速度傳播，這種現(xiàn)象稱為：

A.光的干涉

B.光的衍射

C.光的色散

D.光的吸收

（2）以下哪個(gè)現(xiàn)象屬于光的色散現(xiàn)象？

A.光通過(guò)棱鏡，形成彩虹

B.光在水面上反射，形成倒影

C.光通過(guò)偏振片，形成干涉條紋

D.光在空氣中傳播，形成衍射現(xiàn)象

8.光的量子理論

（1）光的能量以光子形式存在，每個(gè)光子的能量與其頻率成正比，這個(gè)關(guān)系由以下哪個(gè)公式表示？

A.$E=h\nu$

B.$E=c\nu$

C.$E=\frac{hc}{\lambda}$

D.$E=\lambda\nu$

（2）以下哪個(gè)效應(yīng)是光量子理論的典型應(yīng)用？

A.光電效應(yīng)

B.康普頓效應(yīng)

C.晶體管的工作原理

D.光的干涉

答案及解題思路：

（1）B；解題思路：干涉條紋是光波的相干疊加產(chǎn)生的，故選B。

（2）D；解題思路：相干光源是指頻率相同、相位差恒定的光源，故選D。

（1）B；解題思路：衍射條紋是光波繞過(guò)障礙物時(shí)發(fā)生彎曲產(chǎn)生的，故選B。

（2）D；解題思路：衍射現(xiàn)象與光的波長(zhǎng)、狹縫寬度、觀察距離有關(guān)，與光源強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選D。

（1）A；解題思路：光波通過(guò)偏振片后，只允許特定方向的振動(dòng)分量通過(guò)，故選A。

（2）A；解題思路：產(chǎn)生線偏振光需要通過(guò)偏振片篩選出特定方向的振動(dòng)分量，故選A。

（1）A；解題思路：折射現(xiàn)象是指光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生變化，故選A。

（2）A；解題思路：斯涅爾定律描述了入射角和折射角之間的關(guān)系，故選A。

（1）A；解題思路：反射現(xiàn)象是指光波從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)時(shí)，部分光波被反射回原介質(zhì)，故選A。

（2）A；解題思路：光的反射定律描述了入射角和反射角之間的關(guān)系，故選A。

（1）A；解題思路：光吸收過(guò)程是光子的能量被物質(zhì)吸收，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的內(nèi)部能量，故選A。

（2）B；解題思路：黑體輻射是光吸收與發(fā)射過(guò)程的典型例子，故選B。

（1）C；解題思路：光的色散現(xiàn)象是指光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，不同頻率的光以不同的速度傳播，故選C。

（2）A；解題思路：彩虹是光的色散現(xiàn)象的典型例子，故選A。

（1）A；解題思路：根據(jù)光量子理論，光子能量與頻率成正比，公式為$E=h\nu$，故選A。

（2）A；解題思路：光電效應(yīng)是光量子理論的典型應(yīng)用，故選A。二、填空題1.光的干涉條紋間距與哪些因素有關(guān)？

答案：光的干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)、雙縫間距和屏幕到雙縫的距離有關(guān)。

解題思路：干涉條紋間距\(\Deltay\)可以通過(guò)公式\(\Deltay=\frac{\lambdaL}3bp5xme\)來(lái)計(jì)算，其中\(zhòng)(\lambda\)是光的波長(zhǎng)，\(L\)是屏幕到雙縫的距離，\(d\)是雙縫間距。從這個(gè)公式可以看出，干涉條紋間距與這些因素直接相關(guān)。

2.衍射現(xiàn)象在哪些情況下最為明顯？

答案：衍射現(xiàn)象在障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)相近或小于光的波長(zhǎng)的情況下最為明顯。

解題思路：衍射是波繞過(guò)障礙物或通過(guò)狹縫時(shí)發(fā)生的彎曲現(xiàn)象。當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸與光的波長(zhǎng)相當(dāng)或更小，衍射效應(yīng)更加顯著。

3.偏振光的特點(diǎn)是什么？

答案：偏振光的特點(diǎn)是其電場(chǎng)矢量在某一特定方向上振動(dòng)。

解題思路：偏振是通過(guò)選擇性地允許某一方向的振動(dòng)來(lái)限制光波電場(chǎng)振動(dòng)的過(guò)程。因此，偏振光的電場(chǎng)矢量?jī)H在某一方向上振動(dòng)。

4.折射率與哪些因素有關(guān)？

答案：折射率與光的波長(zhǎng)、介質(zhì)的性質(zhì)以及溫度有關(guān)。

解題思路：折射率是描述光在介質(zhì)中傳播速度變化的一個(gè)物理量。不同波長(zhǎng)的光在同一介質(zhì)中的折射率不同，溫度變化也會(huì)影響折射率。

5.反射定律包括哪兩個(gè)定律？

答案：反射定律包括入射角等于反射角和反射光線、入射光線與法線在同一平面上。

解題思路：反射定律是基于實(shí)驗(yàn)觀察得出的。第一個(gè)定律說(shuō)明反射角與入射角相等，第二個(gè)定律說(shuō)明反射光線、入射光線和法線都位于同一平面。

6.光的吸收與發(fā)射過(guò)程中，能量的轉(zhuǎn)化形式是什么？

答案：光的吸收與發(fā)射過(guò)程中，能量以光子的形式從電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

解題思路：當(dāng)光被物質(zhì)吸收時(shí)，光子的能量被物質(zhì)吸收，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的內(nèi)能。相反，當(dāng)物質(zhì)發(fā)射光子時(shí)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電磁能。

7.色散現(xiàn)象在哪些光學(xué)器件中最為明顯？

答案：色散現(xiàn)象在棱鏡和光柵等光學(xué)器件中最為明顯。

解題思路：色散是指不同頻率（或波長(zhǎng)）的光在介質(zhì)中傳播速度不同，導(dǎo)致光束分離成不同顏色。棱鏡和光柵通過(guò)其對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同的折射率來(lái)展示這一現(xiàn)象。

8.光量子理論的基本假設(shè)是什么？

答案：光量子理論的基本假設(shè)包括光具有粒子性質(zhì)，光可以看作是由離散的量子（光子）組成的，光子的能量與其頻率成正比。

解題思路：這一理論由愛(ài)因斯坦提出，他認(rèn)為光既表現(xiàn)出波動(dòng)性，也表現(xiàn)出粒子性。光子的能量可以通過(guò)公式\(E=hf\)來(lái)計(jì)算，其中\(zhòng)(h\)是普朗克常數(shù)，\(f\)是光的頻率。三、判斷題1.光的干涉現(xiàn)象一定發(fā)生在相干光源之間。

判斷：正確

解題思路：光的干涉現(xiàn)象是由兩束或多束相干光源（即頻率相同且相位關(guān)系固定的光源）相互作用而形成的。當(dāng)兩束光波相遇時(shí)，若它們具有穩(wěn)定的相位關(guān)系，就能發(fā)生干涉現(xiàn)象。

2.光的衍射現(xiàn)象只發(fā)生在波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于障礙物尺寸的情況下。

判斷：錯(cuò)誤

解題思路：光的衍射現(xiàn)象發(fā)生在光波遇到障礙物或通過(guò)狹縫時(shí)，波前會(huì)發(fā)生彎曲。事實(shí)上，衍射現(xiàn)象并不限于波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于障礙物尺寸的情況。只要障礙物或狹縫的尺寸與光的波長(zhǎng)相近，就能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

3.偏振光在傳播過(guò)程中，其偏振方向不會(huì)發(fā)生變化。

判斷：錯(cuò)誤

解題思路：偏振光在傳播過(guò)程中可能會(huì)受到某些因素的影響，如介質(zhì)的不均勻性，導(dǎo)致偏振方向發(fā)生變化。這種效應(yīng)稱為偏振失真。

4.折射率越大，光在介質(zhì)中的傳播速度越快。

判斷：錯(cuò)誤

解題思路：光在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的折射率成反比關(guān)系。折射率越大，光在該介質(zhì)中的傳播速度越慢。

5.反射現(xiàn)象中，入射角等于反射角。

判斷：正確

解題思路：根據(jù)反射定律，在反射現(xiàn)象中，入射角與反射角相等，這是一個(gè)基本的物理原理。

6.光的吸收與發(fā)射過(guò)程中，能量守恒定律成立。

判斷：正確

解題思路：在光的吸收與發(fā)射過(guò)程中，根據(jù)能量守恒定律，吸收和發(fā)射的能量總和為零，即吸收的能量等于發(fā)射的能量。

7.色散現(xiàn)象與光學(xué)器件的材質(zhì)無(wú)關(guān)。

判斷：錯(cuò)誤

解題思路：色散現(xiàn)象與光學(xué)器件的材質(zhì)有關(guān)，不同的材質(zhì)具有不同的色散系數(shù)，導(dǎo)致不同頻率的光在介質(zhì)中傳播速度不同，從而產(chǎn)生色散。

8.光量子理論認(rèn)為光具有波動(dòng)性和粒子性。

判斷：正確

解題思路：光量子理論是由愛(ài)因斯坦提出的，它認(rèn)為光既具有波動(dòng)性又具有粒子性。這一理論解釋了光電效應(yīng)等現(xiàn)象，成為了現(xiàn)代物理學(xué)的重要基礎(chǔ)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述光的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

答案：

光的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是當(dāng)兩束或多束相干光相遇時(shí)，由于相位差的穩(wěn)定性，相互之間產(chǎn)生光波的疊加，導(dǎo)致某些區(qū)域光波相互加強(qiáng)（構(gòu)造性干涉），而另一些區(qū)域光波相互減弱（破壞性干涉），形成明暗相間的干涉條紋。

解題思路：

了解相干光的定義。

分析光波相遇時(shí)的疊加效應(yīng)。

解釋相位差穩(wěn)定性與干涉條紋形成的關(guān)系。

2.簡(jiǎn)述光的衍射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

答案：

光的衍射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是當(dāng)光波遇到障礙物或通過(guò)狹縫時(shí)，由于波的性質(zhì)，光波會(huì)發(fā)生彎曲，繞過(guò)障礙物傳播，形成衍射圖樣。

解題思路：

了解波的衍射定義。

分析光波遇到障礙物時(shí)的行為。

闡述衍射圖樣的形成原理。

3.簡(jiǎn)述光的偏振現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

答案：

光的偏振現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是光波的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向限定在一個(gè)特定平面內(nèi)，當(dāng)光波通過(guò)某些介質(zhì)（如偏振片）時(shí)，其振動(dòng)方向被限制，從而表現(xiàn)出偏振現(xiàn)象。

解題思路：

了解偏振光的定義。

分析光波的電場(chǎng)矢量特性。

解釋介質(zhì)對(duì)光波振動(dòng)方向的限制。

4.簡(jiǎn)述光的折射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

答案：

光的折射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是當(dāng)光波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，由于兩種介質(zhì)的光速不同，光波的傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為折射。

解題思路：

了解折射的定義。

分析光波在不同介質(zhì)中的傳播速度差異。

解釋折射角度與介質(zhì)折射率的關(guān)系。

5.簡(jiǎn)述光的反射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

答案：

光的反射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是當(dāng)光波遇到物體表面時(shí)，光波的部分能量被反射回來(lái)，形成反射光。

解題思路：

了解反射的定義。

分析光波與物體表面的相互作用。

解釋反射角與入射角的關(guān)系。

6.簡(jiǎn)述光的吸收與發(fā)射過(guò)程。

答案：

光的吸收與發(fā)射過(guò)程涉及光與物質(zhì)的相互作用。物質(zhì)吸收光能時(shí)，光子的能量被物質(zhì)吸收，電子躍遷到高能級(jí)；當(dāng)電子返回低能級(jí)時(shí)，釋放出與吸收光子能量相匹配的光子。

解題思路：

了解光的吸收與發(fā)射過(guò)程。

分析光子能量與電子躍遷的關(guān)系。

闡述吸收與發(fā)射的能量匹配原理。

7.簡(jiǎn)述光的色散現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

答案：

光的色散現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是不同波長(zhǎng)的光在同一介質(zhì)中的折射率不同，導(dǎo)致不同波長(zhǎng)的光在傳播過(guò)程中以不同的速度傳播，形成色散現(xiàn)象。

解題思路：

了解色散的定義。

分析不同波長(zhǎng)光在同一介質(zhì)中的折射率差異。

闡述色散現(xiàn)象的成因。

8.簡(jiǎn)述光量子理論的基本假設(shè)。

答案：

光量子理論的基本假設(shè)包括：光由光子組成，每個(gè)光子的能量與光的頻率成正比；光子的動(dòng)量與光的波長(zhǎng)成反比；光與物質(zhì)的相互作用以光子的形式進(jìn)行。

解題思路：

了解光量子理論的基本概念。

分析光子能量與頻率的關(guān)系。

闡述光子的動(dòng)量與波長(zhǎng)的關(guān)系。

解釋光子與物質(zhì)相互作用的形式。五、計(jì)算題1.某一平面鏡的反射角為30°，求入射角。

解題過(guò)程：

根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角。已知反射角為30°，因此入射角也為30°。

2.某一單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，縫寬為0.2mm，入射光波長(zhǎng)為600nm，求衍射條紋間距。

解題過(guò)程：

單縫衍射條紋間距公式為d=λL/a，其中d為條紋間距，λ為光波長(zhǎng)，L為屏幕到縫的距離，a為縫寬。

已知λ=600nm=600×10^9m，a=0.2mm=0.2×10^3m。

但未提供L，假設(shè)L為已知值，則d=λL/a。

3.某一偏振光在通過(guò)兩個(gè)偏振片后，透射光強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的1/8，求兩個(gè)偏振片的夾角。

解題過(guò)程：

根據(jù)馬呂斯定律，透射光強(qiáng)度I與入射光強(qiáng)度I0和偏振片夾角θ的關(guān)系為I=I0cos^2(θ)。

已知透射光強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的1/8，即I=I0/8。

代入公式得(I0/8)=I0cos^2(θ)，解得cos(θ)=1/2√2，θ≈35.26°。

4.某一折射率為1.5的介質(zhì)中，光速為2×10^8m/s，求光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)。

解題過(guò)程：

光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)λ'與光速v和折射率n的關(guān)系為λ'=v/n。

已知v=2×10^8m/s，n=1.5。

代入公式得λ'=(2×10^8m/s)/1.5≈1.33×10^8m。

5.某一光線從空氣斜射入水中，入射角為30°，求折射角。

解題過(guò)程：

根據(jù)斯涅爾定律，n1sin(θ1)=n2sin(θ2)，其中n1和n2分別為兩種介質(zhì)的折射率，θ1和θ2分別為入射角和折射角。

已知空氣的折射率n1≈1，水的折射率n2≈1.33，入射角θ1=30°。

代入公式得1sin(30°)=1.33sin(θ2)，解得sin(θ2)≈0.47，θ2≈28.15°。

6.某一物體在空氣中，其折射率為1.5，求該物體在水中的折射率。

解題過(guò)程：

物體的折射率在不同介質(zhì)中保持不變，因此物體在水中的折射率仍為1.5。

7.某一光通過(guò)三個(gè)偏振片，透射光強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的1/27，求三個(gè)偏振片的夾角。

解題過(guò)程：

類似于第三個(gè)問(wèn)題，使用