物理光學(xué)與波動(dòng)學(xué)知識(shí)點(diǎn)歸納姓名_________________________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)定的位置填寫您的答案。一、單選題1.光的干涉現(xiàn)象中，兩束光波相互干涉的條件是：

a.相同頻率

b.相同波長(zhǎng)

c.相同振幅

d.相同方向

2.下列哪種情況下不會(huì)發(fā)生光的衍射現(xiàn)象？

a.光波遇到障礙物

b.光波通過狹縫

c.光波在空氣和玻璃兩種介質(zhì)界面上反射

d.光波通過透明介質(zhì)中的微小孔洞

3.波的相位差為零表示：

a.波峰與波峰相遇

b.波谷與波谷相遇

c.波峰與波谷相遇

d.波形沒有變化

4.下列哪個(gè)公式描述了單色光在介質(zhì)中傳播的速度？

a.c=fλ

b.c=λf

c.v=fλ

d.v=λf

5.下列哪種情況下會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象？

a.光從折射率高的介質(zhì)進(jìn)入折射率低的介質(zhì)

b.光從折射率低的介質(zhì)進(jìn)入折射率高的介質(zhì)

c.光從透明介質(zhì)進(jìn)入非透明介質(zhì)

d.光從非透明介質(zhì)進(jìn)入透明介質(zhì)

6.下列哪種情況下光的偏振現(xiàn)象最明顯？

a.自然光

b.部分偏振光

c.完全偏振光

d.非偏振光

7.光通過一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，如果其中一個(gè)縫被遮擋，干涉條紋將：

a.消失

b.變窄

c.變寬

d.保持不變

答案及解題思路：

1.答案：a.相同頻率

解題思路：干涉現(xiàn)象要求兩束光波具有相同的頻率，因?yàn)轭l率相同的光波才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條紋。

2.答案：c.光波在空氣和玻璃兩種介質(zhì)界面上反射

解題思路：衍射現(xiàn)象通常發(fā)生在光波遇到障礙物或通過狹縫時(shí)，而在介質(zhì)界面上反射時(shí)，光波遵循反射定律，不會(huì)發(fā)生衍射。

3.答案：a.波峰與波峰相遇

解題思路：相位差為零意味著兩個(gè)波峰或兩個(gè)波谷相遇，從而產(chǎn)生加強(qiáng)的干涉。

4.答案：c.v=fλ

解題思路：這個(gè)公式描述了波在介質(zhì)中的傳播速度，其中v是速度，f是頻率，λ是波長(zhǎng)。

5.答案：a.光從折射率高的介質(zhì)進(jìn)入折射率低的介質(zhì)

解題思路：全反射現(xiàn)象發(fā)生在光從折射率高的介質(zhì)進(jìn)入折射率低的介質(zhì)時(shí)，且入射角大于臨界角。

6.答案：c.完全偏振光

解題思路：完全偏振光中一個(gè)方向的振動(dòng)分量，因此偏振現(xiàn)象最明顯。

7.答案：a.消失

解題思路：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果其中一個(gè)縫被遮擋，將不再有兩個(gè)相干光源，因此干涉條紋將消失。二、填空題1.光的干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋之間的距離稱為條紋間距。

2.光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與障礙物的尺寸有關(guān)。

3.波的相干條件包括：頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向一致。

4.光在真空中傳播的速度為3×10^8m/s。

5.全反射現(xiàn)象發(fā)生的條件是：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角。

6.光的偏振現(xiàn)象是指光的電矢量振動(dòng)。

7.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若要使干涉條紋間距增大，可采取的措施有：增大雙縫間距或減小光波的波長(zhǎng)。

答案及解題思路：

答案：

1.條紋間距

2.障礙物的尺寸

3.頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向一致

4.3×10^8

5.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角

6.電矢量

7.增大雙縫間距或減小光波的波長(zhǎng)

解題思路：

1.條紋間距是干涉條紋的一個(gè)重要參數(shù)，由光的波長(zhǎng)和雙縫間距決定。

2.衍射條紋的寬度與障礙物的尺寸直接相關(guān)，尺寸越小，衍射效應(yīng)越明顯，條紋越寬。

3.波的相干條件是產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的基礎(chǔ)，頻率相同保證波源同步，相位差恒定保證干涉條紋的穩(wěn)定性，振動(dòng)方向一致保證干涉圖樣的對(duì)稱性。

4.光速在真空中的值是物理常數(shù)，需要記憶。

5.全反射現(xiàn)象是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角大于臨界角，光完全反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。

6.光的偏振現(xiàn)象涉及光的電矢量振動(dòng)方向的選擇性，與光的傳播方向垂直的分量可以被偏振。

7.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋間距與雙縫間距和光的波長(zhǎng)成反比，增大雙縫間距或減小波長(zhǎng)均可使條紋間距增大。三、判斷題1.光的干涉現(xiàn)象中，亮條紋和暗條紋的間距相等。（√）

解題思路：在光的干涉現(xiàn)象中，亮條紋和暗條紋是由光波的相長(zhǎng)干涉和相消干涉產(chǎn)生的。由于相長(zhǎng)干涉和相消干涉發(fā)生在相同的位置，因此亮條紋和暗條紋的間距相等。

2.光的衍射現(xiàn)象只發(fā)生在光波遇到障礙物的情況下。（×）

解題思路：光的衍射現(xiàn)象不僅發(fā)生在光波遇到障礙物的情況下，也可以發(fā)生在光波通過狹縫或繞過物體邊緣時(shí)。衍射是光波繞過障礙物或通過狹縫后發(fā)生偏折的現(xiàn)象。

3.相干波發(fā)生干涉時(shí)，振幅相等的兩個(gè)波峰相遇會(huì)產(chǎn)生暗條紋。（×）

解題思路：相干波發(fā)生干涉時(shí)，振幅相等的兩個(gè)波峰相遇會(huì)產(chǎn)生亮條紋，而不是暗條紋。暗條紋是由振幅相等的波峰和波谷相遇，或者波峰和波谷相消干涉產(chǎn)生的。

4.光的傳播速度在所有介質(zhì)中都是恒定的。（×）

解題思路：光的傳播速度在所有介質(zhì)中并不恒定。在真空中光速是恒定的，但在其他介質(zhì)中，光速會(huì)因介質(zhì)的折射率不同而變化。

5.偏振片可以使自然光變成完全偏振光。（√）

解題思路：偏振片能夠過濾掉光波中的某些振動(dòng)方向，使自然光中的振動(dòng)方向變得有序，從而變成完全偏振光。

6.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，增大雙縫間距會(huì)減小干涉條紋間距。（×）

解題思路：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋間距與雙縫間距成反比。增大雙縫間距會(huì)導(dǎo)致干涉條紋間距增大，而不是減小。

7.光通過折射率較高的介質(zhì)時(shí)，其波長(zhǎng)會(huì)變短。（√）

解題思路：光通過折射率較高的介質(zhì)時(shí)，其速度會(huì)減慢。根據(jù)光速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系（v=λf），當(dāng)速度減慢時(shí)，波長(zhǎng)會(huì)變短。四、選擇題1.下列哪個(gè)公式描述了光波的頻率？

a.f=c/λ

b.λ=c/f

c.c=fλ

d.v=fλ

2.下列哪個(gè)現(xiàn)象是光波特有的？

a.漫反射

b.折射

c.干涉

d.熱輻射

3.下列哪種情況下光的偏振現(xiàn)象最明顯？

a.自然光

b.部分偏振光

c.完全偏振光

d.非偏振光

4.下列哪種情況下會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象？

a.光從折射率高的介質(zhì)進(jìn)入折射率低的介質(zhì)

b.光從折射率低的介質(zhì)進(jìn)入折射率高的介質(zhì)

c.光從透明介質(zhì)進(jìn)入非透明介質(zhì)

d.光從非透明介質(zhì)進(jìn)入透明介質(zhì)

5.下列哪種情況下光的衍射現(xiàn)象最明顯？

a.光波遇到障礙物

b.光波通過狹縫

c.光波在空氣和玻璃兩種介質(zhì)界面上反射

d.光波通過透明介質(zhì)中的微小孔洞

答案及解題思路：

1.答案：a.f=c/λ

解題思路：該公式是光波頻率（f）、光速（c）和波長(zhǎng)（λ）之間的關(guān)系。光速在真空中是一個(gè)常數(shù)，所以通過這個(gè)公式可以計(jì)算出光波的頻率。

2.答案：c.干涉

解題思路：干涉是光波特有的現(xiàn)象，當(dāng)兩束或多束相干光波相遇時(shí)，它們會(huì)相互疊加，形成新的光波分布。漫反射、折射和熱輻射都是光的一般性質(zhì)。

3.答案：c.完全偏振光

解題思路：完全偏振光是指光波的振動(dòng)方向完全限定在一個(gè)平面內(nèi)，沒有未偏振的光波成分，因此偏振現(xiàn)象最明顯。

4.答案：a.光從折射率高的介質(zhì)進(jìn)入折射率低的介質(zhì)

解題思路：全反射現(xiàn)象發(fā)生在光從折射率高的介質(zhì)進(jìn)入折射率低的介質(zhì)時(shí)，且入射角大于臨界角時(shí)。

5.答案：b.光波通過狹縫

解題思路：光波通過狹縫時(shí)，由于狹縫的尺寸與光波的波長(zhǎng)相當(dāng)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這是光衍射現(xiàn)象最典型的例子。五、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述光的干涉現(xiàn)象及其特點(diǎn)。

光的干涉現(xiàn)象是指兩束或多束相干光波相遇時(shí)，在某些區(qū)域相互加強(qiáng)而在另一些區(qū)域相互抵消，形成明暗相間的條紋或圖樣的現(xiàn)象。其特點(diǎn)

條紋的穩(wěn)定性：干涉條紋在實(shí)驗(yàn)條件下是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間變化。

條紋的規(guī)律性：干涉條紋具有確定的間距和形狀，符合一定的數(shù)學(xué)規(guī)律。

條紋的可視性：干涉條紋可以直觀地觀察到，便于研究和分析。

2.簡(jiǎn)述光的衍射現(xiàn)象及其特點(diǎn)。

光的衍射現(xiàn)象是指光波遇到障礙物或通過狹縫時(shí)，光波偏離直線傳播路徑，在障礙物后或狹縫后形成彎曲傳播的現(xiàn)象。其特點(diǎn)

波繞射：光波能夠繞過障礙物傳播，形成光波彎曲的現(xiàn)象。

背景中的亮斑：在障礙物背后，光波會(huì)發(fā)生衍射，形成亮斑。

衍射角度與波長(zhǎng)有關(guān)：衍射角的大小與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射角越大。

3.簡(jiǎn)述光的全反射現(xiàn)象及其條件。

光的全反射現(xiàn)象是指光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，入射角大于臨界角，光完全反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。其條件

光密介質(zhì)：入射光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。

入射角大于臨界角：入射角需要大于介質(zhì)的臨界角。

介質(zhì)界面：全反射發(fā)生在介質(zhì)界面處。

4.簡(jiǎn)述光的偏振現(xiàn)象及其特點(diǎn)。

光的偏振現(xiàn)象是指光波中電場(chǎng)矢量振動(dòng)的方向限定在某一特定方向的現(xiàn)象。其特點(diǎn)

振動(dòng)方向：偏振光的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向限定在某一平面內(nèi)。

垂直分量：未偏振光包含垂直于振動(dòng)方向的電場(chǎng)分量，而偏振光平行分量。

偏振片：利用偏振片可以觀察和測(cè)量光的偏振狀態(tài)。

答案及解題思路：

1.答案：光的干涉現(xiàn)象是指兩束或多束相干光波相遇時(shí)，在某些區(qū)域相互加強(qiáng)而在另一些區(qū)域相互抵消，形成明暗相間的條紋或圖樣的現(xiàn)象。其特點(diǎn)包括條紋的穩(wěn)定性、規(guī)律性和可視性。

解題思路：根據(jù)光的干涉現(xiàn)象的定義和特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)述。

2.答案：光的衍射現(xiàn)象是指光波遇到障礙物或通過狹縫時(shí)，光波偏離直線傳播路徑，在障礙物后或狹縫后形成彎曲傳播的現(xiàn)象。其特點(diǎn)包括波繞射、背景中的亮斑和衍射角度與波長(zhǎng)有關(guān)。

解題思路：根據(jù)光的衍射現(xiàn)象的定義和特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)述。

3.答案：光的全反射現(xiàn)象是指光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，入射角大于臨界角，光完全反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。其條件包括光密介質(zhì)、入射角大于臨界角和介質(zhì)界面。

解題思路：根據(jù)光的全反射現(xiàn)象的定義和條件進(jìn)行簡(jiǎn)述。

4.答案：光的偏振現(xiàn)象是指光波中電場(chǎng)矢量振動(dòng)的方向限定在某一特定方向的現(xiàn)象。其特點(diǎn)包括振動(dòng)方向、垂直分量和偏振片。

解題思路：根據(jù)光的偏振現(xiàn)象的定義和特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)述。六、計(jì)算題1.已知光在真空中的速度為3×10^8m/s，若某單色光的波長(zhǎng)為500nm，求該光在水中傳播的速度。

2.一束單色光從空氣射入水中，入射角為30°，求折射角。

3.一束波長(zhǎng)為600nm的光在水中發(fā)生干涉，若相鄰亮條紋間距為2mm，求光的波長(zhǎng)。

4.一束光在空氣中發(fā)生衍射，若衍射條紋的寬度為1mm，求衍射孔徑。

5.一束光從空氣射入水中，入射角為45°，求全反射臨界角。

答案及解題思路：

1.解題思路：

使用光速公式\(v=\frac{c}{n}\)，其中\(zhòng)(c\)是光在真空中的速度，\(n\)是水的折射率。

水的折射率大約為1.33。

計(jì)算光在水中的速度\(v=\frac{3\times10^8\text{m/s}}{1.33}\)。

答案：

光在水中傳播的速度約為\(2.26\times10^8\text{m/s}\)。

2.解題思路：

使用斯涅爾定律\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)，其中\(zhòng)(n_1\)和\(n_2\)分別是空氣和水的折射率，\(\theta_1\)是入射角，\(\theta_2\)是折射角。

空氣的折射率近似為1，水的折射率約為1.33。

代入已知值求解\(\theta_2\)。

答案：

折射角約為18.6°。

3.解題思路：

使用干涉條紋的間距公式\(\Deltax=\frac{\lambdaL}w1qipdl\)，其中\(zhòng)(\Deltax\)是條紋間距，\(\lambda\)是光的波長(zhǎng)，\(L\)是屏幕到光源的距離，\(d\)是雙縫間距。

由于題目未給出\(L\)和\(d\)，假設(shè)\(L\)和\(d\)對(duì)應(yīng)的值使得\(\Deltax=2\text{mm}\)。

解出\(\lambda\)。

答案：

光的波長(zhǎng)為600nm。

4.解題思路：

使用衍射條紋的寬度公式\(\Deltay=\frac{2\lambdaL}{a}\)，其中\(zhòng)(\Deltay\)是條紋寬度，\(\lambda\)是光的波長(zhǎng)，\(L\)是屏幕到孔徑的距離，\(a\)是孔徑。

由于題目未給出\(L\)，假設(shè)\(L\)對(duì)應(yīng)的值使得\(\Deltay=1\text{mm}\)。

解出\(a\)。

答案：

衍射孔徑約為0.314mm。

5.解題思路：

使用全反射臨界角公式\(\sin\theta_c=\frac{n_2}{n_1}\)，其中\(zhòng)(\theta_c\)是臨界角，\(n_1\)是空氣的折射率，\(n_2\)是水的折射率。

空氣的折射率近似為1，水的折射率約為1.33。

代入已知值求解\(\theta_c\)。

答案：

全反射臨界角約為48.6°。七、應(yīng)用題1.解釋為什么海市蜃樓現(xiàn)象會(huì)發(fā)生。

海市蜃樓現(xiàn)象是由于大氣層中不同密度的空氣層對(duì)光線的折射和反射造成的。當(dāng)光線從密度較低、溫度較高的空氣層進(jìn)入密度較高、溫度較低的空氣層時(shí)，會(huì)發(fā)生折射。如果大氣層中的溫度和密度梯度足夠大，光線會(huì)在不同層次的空氣層中連續(xù)折射，形成虛像。這種現(xiàn)象通常在沙漠、海洋或山脈附近觀察到。

2.解釋為什么眼鏡可以矯正近視。

近視是因?yàn)檠矍虻那昂髲竭^長(zhǎng)或晶狀體的屈光力過強(qiáng)，導(dǎo)致光線在到達(dá)視網(wǎng)膜之前就已經(jīng)聚焦。矯正近視的眼鏡使用凹透鏡，這種透鏡具有發(fā)散光線的作用，使得進(jìn)入眼睛的光線在視網(wǎng)膜上正確聚焦，從而清晰地看到遠(yuǎn)處的物體。

3.解釋為什么雨后會(huì)出現(xiàn)彩虹。

雨后出現(xiàn)彩虹是由于太陽光進(jìn)入空中懸浮的雨滴時(shí)，光線被折射、內(nèi)部反射，然后再次折射出來。在折射過程中，不同波長(zhǎng)的光（即不同顏色的光）以不同的角度折射，導(dǎo)致白光分解成七種顏色，形成