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工程光学期中考试及答案

一、选择题（每题2分，共20分）

1.光的波粒二象性中，光的波动性表现在（）。

A.干涉

B.衍射

C.偏振

D.所有选项

答案：D

2.光的频率与波长的关系是（）。

A.频率与波长成正比

B.频率与波长成反比

C.频率与波长无关

D.频率与波长无关，但与能量成正比

答案：B

3.光的折射定律中，入射角和折射角的关系是（）。

A.入射角等于折射角

B.入射角和折射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比

C.入射角和折射角的正切值之比等于两种介质的折射率之比

D.入射角和折射角的余弦值之比等于两种介质的折射率之比

答案：B

4.光的全反射现象发生在（）。

A.光从光密介质进入光疏介质

B.光从光疏介质进入光密介质

C.光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角

D.光从光疏介质进入光密介质，且入射角大于临界角

答案：C

5.光的偏振现象说明光是（）。

A.横波

B.纵波

C.非横非纵波

D.不是波

答案：A

6.光的相干性是指（）。

A.两束光的频率相同

B.两束光的相位差恒定

C.两束光的振幅相同

D.两束光的波长相同

答案：B

7.光的干涉现象中，两束相干光的光程差是（）。

A.任意值

B.0

C.整数倍的波长

D.半整数倍的波长

答案：C

8.光的衍射现象中，衍射图样的形状与（）有关。

A.衍射孔径的形状

B.衍射孔径的大小

C.光源的形状

D.光源的大小

答案：A

9.光的色散现象是指（）。

A.不同颜色的光在真空中传播速度不同

B.不同颜色的光在介质中传播速度不同

C.不同颜色的光在真空中传播速度相同

D.不同颜色的光在介质中传播速度相同

答案：B

10.光的多普勒效应是指（）。

A.静止光源和静止观察者之间的频率变化

B.运动光源和静止观察者之间的频率变化

C.静止光源和运动观察者之间的频率变化

D.运动光源和运动观察者之间的频率变化

答案：B

二、填空题（每题2分，共20分）

1.光的波长、频率和速度之间的关系是：\(\lambda=\frac{c}{f}\)，其中\(\lambda\)表示波长，\(c\)表示光速，\(f\)表示频率。

2.光的折射定律可以表示为：\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)，其中\(n_1\)和\(n_2\)分别表示两种介质的折射率，\(\theta_1\)和\(\theta_2\)分别表示入射角和折射角。

3.光的全反射现象发生在光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角\(\theta_c\)，临界角的计算公式为：\(\theta_c=\arcsin\left(\frac{n_2}{n_1}\right)\)。

4.光的偏振现象可以通过偏振片实现，当两片偏振片的偏振方向互相垂直时，通过的光强为零。

5.光的相干性要求两束光的相位差恒定，这可以通过使用激光或分束器来实现。

6.光的干涉现象中，两束相干光的光程差为整数倍的波长时，会发生构造性干涉；为半整数倍的波长时，会发生破坏性干涉。

7.光的衍射现象中，衍射图样的形状与衍射孔径的形状有关，例如，圆孔衍射会产生圆形的衍射图样。

8.光的色散现象是指不同颜色的光在介质中传播速度不同，这可以通过棱镜实验来观察。

9.光的多普勒效应描述了运动光源和静止观察者之间的频率变化，其公式为：\(f=f\left(\frac{c+v}{c-v}\right)\)，其中\(f\)表示观察到的频率，\(f\)表示发射频率，\(c\)表示光速，\(v\)表示光源相对于观察者的速度。

10.光的偏振方向可以用偏振角来描述，偏振角是偏振光的振动方向与参考方向之间的夹角。

三、简答题（每题10分，共40分）

1.简述光的干涉现象及其产生条件。

答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于相位差的存在，相互叠加产生明暗相间的干涉条纹的现象。产生干涉的条件包括：两束光必须是相干光，即它们具有相同的频率和恒定的相位差；两束光的光程差必须是波长的整数倍，以产生构造性干涉，或半波长的奇数倍，以产生破坏性干涉。

2.描述光的衍射现象，并举例说明。

答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波的传播方向发生改变的现象。衍射现象的产生是因为光波具有波动性，当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波的波前会弯曲并绕过障碍物或通过狭缝，形成衍射图样。例如，当光通过一个单缝时，会在屏幕上形成中央亮斑和两侧的衍射条纹；当光通过一个圆孔时，会在屏幕上形成