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文档简介
光现象测试题及答案姓名:____________________
一、选择题(每题[2]分,共[20]分)
1.光在真空中的传播速度是:
A.3×10^8m/s
B.3×10^7m/s
C.3×10^9m/s
D.3×10^6m/s
2.光在水中传播的速度大约是:
A.2.25×10^8m/s
B.2.25×10^7m/s
C.2.25×10^9m/s
D.2.25×10^6m/s
3.当光线从空气斜射入水中时,会发生:
A.发散
B.折射
C.全反射
D.传播方向不变
4.光的干涉现象通常在以下哪种情况下产生:
A.相干光源
B.非相干光源
C.光源频率不同
D.光源频率相同
5.下列哪个选项是正确的?
A.光的偏振现象与光的衍射现象是同一现象
B.光的折射现象与光的反射现象是同一现象
C.光的干涉现象与光的衍射现象是同一现象
D.光的反射现象与光的折射现象是同一现象
6.当光从空气斜射入水中时,光线的折射角大于入射角:
A.正确
B.错误
7.光的偏振现象是由于:
A.光波的电场分量和磁场分量方向相同
B.光波的电场分量和磁场分量方向垂直
C.光波的电场分量和磁场分量方向不同
D.光波的电场分量和磁场分量方向不确定
8.下列哪个选项不是光的干涉现象?
A.双缝干涉
B.单缝衍射
C.迈克尔逊干涉仪
D.双折射
9.光在真空中的速度比在水中快,这是因为:
A.光在水中受到的阻力比在真空中大
B.光在水中的频率比在真空中低
C.光在水中的波长比在真空中短
D.光在水中的折射率比在真空中高
10.下列哪个选项不是光的衍射现象?
A.单缝衍射
B.双缝干涉
C.光栅衍射
D.圆孔衍射
二、填空题(每题[2]分,共[10]分)
1.光在真空中的传播速度是________。
2.光的折射率与介质的密度有关,折射率越大,光的传播速度________。
3.光的干涉现象是________和________相遇时产生的现象。
4.光的衍射现象是光绕过障碍物或通过狭缝后产生的现象。
5.光的偏振现象是由于光波的电场分量和磁场分量方向________。
四、计算题(每题[5]分,共[25]分)
1.一束光从空气斜射入水中,入射角为30°,求折射角。
2.一双缝干涉实验中,两缝之间的距离为0.1mm,屏幕距离双缝2m,当使用波长为500nm的光照射时,求屏幕上第一条亮条纹与中央亮条纹之间的距离。
3.一个迈克尔逊干涉仪的臂长差为1.2×10^-6m,使用波长为600nm的光照射,求干涉条纹的移动距离。
4.一个光栅的缝数为500条,光栅常数(相邻两缝之间的距离)为5×10^-6m,使用波长为600nm的光照射,求光栅衍射的第一级暗条纹的位置。
5.一束白光通过一个三棱镜后,在另一侧的屏幕上形成光谱。若第三条光谱线的波长为700nm,求该光谱线的角度。
五、简答题(每题[5]分,共[25]分)
1.简述光的折射现象及其产生的原因。
2.解释什么是光的干涉现象,并举例说明。
3.简述光的衍射现象及其与光的波长、障碍物大小之间的关系。
4.说明光偏振现象产生的原因,并举例说明。
5.简述光在介质中的传播速度与介质折射率之间的关系。
六、论述题(每题[10]分,共[20]分)
1.论述光的干涉现象在光学中的应用,举例说明。
2.论述光的衍射现象在光学中的应用,举例说明。
试卷答案如下:
一、选择题答案及解析思路:
1.A解析:光在真空中的传播速度是一个常数,即3×10^8m/s。
2.B解析:光在水中的传播速度约为真空中的3/4,计算得2.25×10^8m/s。
3.B解析:当光线从空气斜射入水中时,根据斯涅尔定律,光线会向法线方向折射。
4.A解析:光的干涉现象需要相干光源,即光源发出的光波相位关系稳定。
5.D解析:光的反射现象与光的折射现象是两种不同的光现象,但都遵循光的传播规律。
6.B解析:当光线从空气斜射入水中时,根据斯涅尔定律,折射角小于入射角。
7.B解析:光的偏振现象是由于光波的电场分量和磁场分量方向垂直。
8.D解析:双折射是光在晶体中传播时发生的现象,不属于干涉现象。
9.D解析:光在水中的折射率大于在真空中的折射率,因此光在水中的速度较慢。
10.B解析:双缝干涉是干涉现象,而不是衍射现象。
二、填空题答案及解析思路:
1.3×10^8m/s解析:光在真空中的传播速度是一个常数。
2.慢解析:折射率越大,光在介质中的传播速度越慢。
3.相干光源;光波相遇解析:干涉现象需要相干光源,即光波相位关系稳定。
4.相位关系稳定解析:光的衍射现象是光绕过障碍物或通过狭缝后产生的现象。
5.垂直解析:光的偏振现象是由于光波的电场分量和磁场分量方向垂直。
四、计算题答案及解析思路:
1.折射角约为18.4°解析:使用斯涅尔定律n1*sin(θ1)=n2*sin(θ2),其中n1为空气的折射率(1),n2为水的折射率(1.33),θ1为入射角(30°),求解θ2得到折射角。
2.1mm解析:使用干涉条纹公式Δy=(λL)/d,其中λ为光的波长(500nm),L为屏幕距离双缝的距离(2m),d为双缝间距(0.1mm),求解Δy得到条纹间距。
3.0.72mm解析:使用干涉条纹移动公式Δy=(λΔL)/(2L),其中λ为光的波长(600nm),ΔL为臂长差(1.2×10^-6m),L为屏幕距离双缝的距离,求解Δy得到条纹移动距离。
4.30°解析:使用光栅衍射公式d*sin(θ)=m*λ,其中d为光栅常数(5×10^-6m),θ为衍射角度,m为衍射级数(1),λ为光的波长(600nm),求解θ得到衍射角度。
5.角度为约23.6°解析:使用折射定律n1*sin(θ1)=n2*sin(θ2),其中n1为空气的折射率(1),θ1为白光进入三棱镜的角度,n2为三棱镜的折射率,θ2为白光在三棱镜中的折射角度,根据第三条光谱线的波长(700nm)求解θ1。
五、简答题答案及解析思路:
1.光的折射现象是指光从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。产生原因是光在不同介质中的传播速度不同。
2.光的干涉现象是指两束或多束相干光波相遇时,产生的明暗相间的条纹现象。产生原因是光波的相位关系稳定。
3.光的衍射现象是指光绕过障碍物或通过狭缝后,产生弯曲传播的现象。与光的波长、障碍物大小有关,波长越长,障碍物越小,衍射现象越明显。
4.光偏振现象是由于光波的电场分量和磁场分量方向垂直。产生原因是光波在传播过程中,电场分量和磁场分量相互垂直。
5.光在介质中的传播速度与介质折射率之间的关系是v=c/n,其中v为光在介质中的传播速度,c为光在真空中的传播速度,n为介质的折射率。
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