宝鸡文理学院《光学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《光学》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、在量子力学的发展中，薛定谔方程是描述微观粒子状态随时间变化的基本方程。以下关于薛定谔方程的性质，不准确的是？A.薛定谔方程是线性方程B.薛定谔方程的解是波函数C.薛定谔方程适用于所有微观粒子D.薛定谔方程不包含相对论效应2、在狭义相对论中，时间膨胀效应会导致高速运动的时钟走得比静止时钟慢。如果一个飞船以接近光速的速度飞行，地球上观测到飞船上的时间流逝与地球上的时间流逝相比如何？（）A.飞船上的时间流逝更慢B.飞船上的时间流逝更快C.两者时间流逝相同D.取决于飞船的飞行方向3、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其归一化条件的物理意义是什么？A.保证波函数的连续性B.保证波函数的单值性C.表示粒子在空间出现的概率总和为1D.表示粒子的能量守恒4、在波动光学中，薄膜干涉是一种常见的现象。一束光照射在厚度均匀的薄膜上，发生干涉现象。若薄膜的厚度增加，干涉条纹的间距会如何变化？A.间距不变B.间距增大C.间距减小D.无法确定5、在物理光学中，对于光的衍射现象，例如单缝衍射和圆孔衍射，以下关于衍射条纹的特征、衍射条件和衍射现象的应用的描述，错误的是（）A.衍射条纹中央亮纹宽度最宽B.障碍物或孔隙的尺寸与光的波长相当或更小时发生明显衍射C.光的衍射现象证明了光具有波动性D.衍射现象在光学仪器的分辨率提高方面没有作用6、在热学中，理想气体的内能只与温度有关。一定质量的理想气体，温度升高了ΔT，内能增加了ΔU。若温度再升高相同的ΔT，内能的增加量会如何变化？A.增加量不变B.增加量增大C.增加量减小D.无法确定7、在研究平抛运动时，水平方向和竖直方向的运动需要分别分析。一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t，水平位移为x，竖直位移为y。若初速度增大到2v0，其他条件不变，水平位移会如何变化？A.水平位移不变B.水平位移增大到原来的2倍C.水平位移增大到原来的4倍D.水平位移减小到原来的一半8、在波动方程的推导和应用中，关于一维简谐波的波动方程及其解的物理意义，以下哪种表述是准确的？A.一维简谐波的波动方程描述了波的传播规律，其解表示了在不同位置和时刻质点的位移，波速只与介质的性质有关。B.波动方程的解只取决于波源的振动情况，与介质的性质和传播方向无关。C.一维简谐波的波动方程可以用于描述任何形式的波，包括电磁波和机械波，其波速在不同介质中相同。D.波动方程的推导基于牛顿运动定律，只适用于机械波，对电磁波不适用。9、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角i照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为120°，入射角i的大小是多少？A.30°B.60°C.90°D.120°10、在狭义相对论中，长度收缩和时间膨胀效应是令人惊奇的现象。以下关于长度收缩和时间膨胀的描述，不准确的是？A.运动的物体在运动方向上长度会收缩B.运动的时钟会变慢，即时间膨胀C.长度收缩和时间膨胀效应只在接近光速时才明显D.长度收缩和时间膨胀是相对的，取决于观察者的参考系11、在近代物理中，电子通过双缝干涉实验时表现出波动性，以下哪种解释能说明这一现象？A.电子与双缝边缘发生碰撞B.电子在双缝间发生折射C.电子的运动遵循概率波规律D.电子受到双缝间电场的作用12、对于热力学第一定律，以下关于其表述以及在不同热学过程中的应用，哪一项是正确的？A.热力学第一定律指出，热量可以从低温物体自发地传递到高温物体，而不引起其他变化。B.热力学第一定律表明，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和，在绝热膨胀和等温压缩等过程中有着重要应用。C.热力学第一定律只适用于理想气体的热学过程，对于实际气体和液体则不适用。D.热力学第一定律无法解释热机效率不能达到100%的原因。13、在近代物理中，关于电子的双缝干涉实验，当逐个发射电子时，以下关于屏上形成的干涉条纹的描述，哪一项是不准确的？（）A.随着发射电子数量的增加，逐渐呈现出干涉条纹B.单个电子也能与自身发生干涉C.干涉条纹的出现表明电子具有波动性D.干涉条纹的位置和强度与电子的发射时间有关14、在电场的学习中，电场强度的概念至关重要。一个均匀带电的圆环，圆心处的电场强度为E。若将圆环的半径增大一倍，电荷分布不变，圆心处的电场强度会如何变化？A.电场强度不变B.电场强度增大一倍C.电场强度减小为原来的一半D.电场强度减小为原来的四分之一15、在热力学第二定律的探讨中，关于熵增加原理及其在热现象中的体现，以下哪种表述是正确的？A.熵增加原理指出，在任何自发的热力学过程中，系统的熵总是增加的，这意味着热量总是从高温物体自发地流向低温物体。B.熵增加原理表明，封闭系统的熵不可能减少，熵的变化只与系统的初末状态有关，与过程无关。C.虽然熵增加原理适用于大多数热力学过程，但在某些特殊情况下，系统的熵可能会减少。D.熵增加原理只是一种理论假设，在实际的热现象中无法得到验证。16、关于光的偏振现象，自然光通过偏振片后变成偏振光，以下哪种说法能正确描述偏振光的特点？A.光的振动方向在一个平面内B.光的强度不变C.光的频率发生变化D.光的波长发生变化17、在热学中，一定质量的理想气体经历等压膨胀过程。已知气体的比热容为Cp，吸收的热量为Q。以下关于气体体积变化量与其他物理量的关系，哪一项推导是不正确的？（）A.利用热力学第一定律和等压过程的特点进行推导B.体积变化量与温度变化量成正比C.体积变化量与吸收的热量成正比D.体积变化量与比热容Cp无关18、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为m的卫星绕质量为M的地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v。若卫星的轨道半径增大到2r，其他条件不变，线速度会如何变化？A.线速度不变B.线速度减小到原来的1/2C.线速度减小到原来的1/√2D.线速度减小到原来的1/419、在光学仪器的原理分析中，关于显微镜和望远镜的放大原理和分辨本领，以下哪种说法是正确的？A.显微镜通过物镜形成放大的实像，目镜再将其放大为虚像，其分辨本领取决于物镜的数值孔径；望远镜通过物镜形成缩小的实像，目镜将其放大为虚像，分辨本领取决于目镜的焦距。B.显微镜和望远镜的放大原理相同，都是通过物镜和目镜的组合将物体放大，分辨本领只与物镜的质量有关。C.显微镜的放大倍数越高，分辨本领越强；望远镜的口径越大，分辨本领越弱。D.显微镜和望远镜的分辨本领与入射光的波长、光学系统的缺陷等因素无关。20、对于自感现象，一个闭合回路中的电流发生变化时会产生自感电动势，以下哪种情况会使自感电动势增大？A.电流变化率增大B.线圈匝数减少C.线圈中的磁通量增大D.线圈的电阻增大二、简答题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）请详细阐述惠更斯-菲涅尔原理，解释其在解释光的传播和衍射现象中的作用，并举例说明其应用的局限性。2、（本题10分）在波动光学中，牛顿环是一种等厚干涉现象。请解释牛顿环的形成原理和干涉条纹的特点，推导牛顿环半径与光波长和透镜曲率半径的关系，并举例说明其在光学精密测量中的应用。3、（本题10分）阐述机械波的产生条件及传播特点，分析机械波在物理现象中的作用。4、（本题10分）在量子力学的自旋概念中，论述电子自旋的特性、自旋算符和自旋波函数，推导自旋与磁场的相互作用能，并举例说明其在