(工程光學基礎)考試試題庫一、單項選擇題1.光在真空中的傳播速度為（）A.3×10?m/sB.3×10?m/sC.3×101?m/sD.3×1012m/s答案：A。光在真空中傳播速度約為3×10?m/s，這是基本物理常量。2.下列關于折射率的說法，正確的是（）A.折射率與介質和光的頻率都有關B.折射率只與介質有關C.折射率只與光的頻率有關D.折射率與介質和光的頻率都無關答案：A。不同介質對不同頻率光的折射率不同，所以折射率與介質和光的頻率都有關。3.當光從光密介質射向光疏介質時，若入射角大于臨界角，會發生（）A.折射現象B.反射現象C.全反射現象D.干涉現象答案：C。根據全反射的條件，光從光密介質射向光疏介質且入射角大于臨界角時會發生全反射。4.薄透鏡成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}$中，物距s的正負規定為（）A.實物為正，虛物為負B.實物為負，虛物為正C.總是正的D.總是負的答案：B。在薄透鏡成像公式中，實物的物距s為負，虛物的物距s為正。5.光的干涉現象是（）A.光的波動性的表現B.光的粒子性的表現C.光的直線傳播的表現D.光的折射的表現答案：A。干涉是波的特性，光的干涉現象是光具有波動性的表現。6.楊氏雙縫干涉實驗中，若增大雙縫間距，則干涉條紋間距（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：B。根據楊氏雙縫干涉條紋間距公式$\Deltax=\frac{D\lambda}hebuz8c$，d為雙縫間距，d增大，$\Deltax$減小。7.光的衍射現象可以用（）來解釋。A.惠更斯原理B.費馬原理C.折射定律D.反射定律答案：A。惠更斯原理可用于解釋光的衍射現象，費馬原理用于解釋光的傳播路徑問題。8.偏振光的特點是（）A.光矢量只沿一個固定方向振動B.光矢量在各個方向振動C.光矢量不振動D.光矢量振動方向隨機變化答案：A。偏振光的光矢量只沿一個固定方向振動。9.自然光通過偏振片后，出射光為（）A.自然光B.線偏振光C.部分偏振光D.圓偏振光答案：B。偏振片可使自然光變為線偏振光。10.光學系統的像差中，不屬于單色像差的是（）A.球差B.色差C.彗差D.像散答案：B。色差是由于不同色光折射率不同產生的，不屬于單色像差，球差、彗差、像散是單色像差。二、多項選擇題1.以下屬于幾何光學基本定律的有（）A.光的直線傳播定律B.光的反射定律C.光的折射定律D.光的獨立傳播定律答案：ABCD。幾何光學基本定律包括光的直線傳播定律、反射定律、折射定律和獨立傳播定律。2.薄透鏡的成像性質與（）有關。A.透鏡的焦距B.物距C.透鏡的材料D.物的大小答案：AB。薄透鏡成像性質由透鏡焦距和物距決定，透鏡材料主要影響焦距，物的大小不直接決定成像性質。3.光的干涉條件包括（）A.頻率相同B.振動方向相同C.相位差恒定D.光強相同答案：ABC。光的干涉條件是頻率相同、振動方向相同、相位差恒定，光強不一定要相同。4.光的衍射分為（）A.夫瑯禾費衍射B.菲涅爾衍射C.單縫衍射D.圓孔衍射答案：AB。光的衍射按光源、衍射屏和觀察屏的位置關系分為夫瑯禾費衍射和菲涅爾衍射，單縫衍射和圓孔衍射是具體的衍射模型。5.偏振光的類型有（）A.線偏振光B.圓偏振光C.橢圓偏振光D.部分偏振光答案：ABC。偏振光類型有線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光，部分偏振光不是完全意義上的偏振光。三、填空題1.光在介質中的傳播速度$v$與介質折射率$n$的關系為______。答案：$v=\frac{c}{n}$，其中c為真空中光速。2.全反射的臨界角$C$與兩種介質折射率$n_1$（光密介質）、$n_2$（光疏介質）的關系為______。答案：$\sinC=\frac{n_2}{n_1}$。3.薄透鏡的焦距$f$與透鏡的曲率半徑$r_1$、$r_2$以及透鏡材料折射率$n$的關系（薄透鏡置于空氣中）為______。答案：$\frac{1}{f}=(n-1)(\frac{1}{r_1}-\frac{1}{r_2})$。4.楊氏雙縫干涉實驗中，相鄰明條紋（或暗條紋）的間距公式為______。答案：$\Deltax=\frac{D\lambda}r9gcvaj$，D為雙縫到屏的距離，d為雙縫間距，$\lambda$為光的波長。5.單縫夫瑯禾費衍射的暗紋條件為______。答案：$a\sin\theta=\pmk\lambda$，a為單縫寬度，$\theta$為衍射角，k=1,2,3…6.馬呂斯定律的表達式為______。答案：$I=I_0\cos^{2}\alpha$，$I_0$為入射偏振光強度，$I$為透過檢偏器后的光強，$\alpha$為兩偏振片偏振化方向夾角。7.光學系統的像差主要分為______和______兩大類。答案：單色像差；色差。8.光學儀器的分辨率與______和______有關。答案：光的波長；儀器的孔徑。四、判斷題1.光在任何介質中都是沿直線傳播的。（）答案：錯誤。光在均勻介質中沿直線傳播，在非均勻介質中會發生折射等現象不沿直線傳播。2.折射定律指出，入射角的正弦與折射角的正弦之比等于兩種介質的折射率之比。（）答案：正確。這是折射定律的基本內容。3.薄透鏡成像時，實像一定是倒立的，虛像一定是正立的。（）答案：正確。這是薄透鏡成像的基本性質。4.光的干涉和衍射現象都證明了光具有波動性。（）答案：正確。干涉和衍射是波的典型特征，證明光具有波動性。5.自然光通過一個偏振片后，光強變為原來的一半。（）答案：正確。自然光各個方向光振動強度相同，通過偏振片后只剩下一個方向振動，光強變為原來一半。6.光學系統的球差是由于不同色光的折射率不同而產生的。（）答案：錯誤。球差是單色像差，是由于軸上物點發出的寬光束通過透鏡時，不同孔徑角的光線交光軸于不同位置造成的，色差是不同色光折射率不同產生的。7.夫瑯禾費衍射是遠場衍射，菲涅爾衍射是近場衍射。（）答案：正確。這是夫瑯禾費衍射和菲涅爾衍射的區別。8.圓偏振光可以分解為兩個振動方向相互垂直、振幅相等、相位差為$\pm\frac{\pi}{2}$的線偏振光。（）答案：正確。這是圓偏振光的分解特性。五、簡答題1.簡述費馬原理。答案：費馬原理指出，光在指定的兩點間傳播，實際的光程總是取極值，即光沿光程為最小值、最大值或恒定值的路徑傳播。數學表達式為$\deltaL=\delta\int_{A}^{B}nds=0$。費馬原理可以解釋光的直線傳播定律、反射定律和折射定律等幾何光學現象。2.說明薄透鏡成像的作圖方法。答案：薄透鏡成像作圖通常利用三條特殊光線：（1）平行于主光軸的光線，經透鏡折射后通過焦點（凸透鏡）或其反向延長線通過焦點（凹透鏡）；（2）通過光心的光線，傳播方向不變；（3）通過焦點（凸透鏡）或射向焦點（凹透鏡）的光線，經透鏡折射后平行于主光軸。通過這三條光線的交點（或反向延長線交點）確定像的位置和大小。3.簡述光的干涉和衍射的區別與聯系。答案：區別：干涉是兩束或多束光的疊加，要求光滿足頻率相同、振動方向相同、相位差恒定；衍射是光繞過障礙物偏離直線傳播的現象，是無數子波的疊加。聯系：干涉和衍射都是光的波動性的表現，本質上都是波的疊加，在實際現象中往往同時存在，干涉條紋和衍射條紋都有明暗相間的特點。4.簡述偏振光的獲得方法。答案：（1）利用偏振片，自然光通過偏振片后變為線偏振光；（2）利用反射和折射，當自然光以布儒斯特角入射到兩種介質界面時，反射光為線偏振光；（3）利用雙折射現象，某些晶體如方解石能使一束光分解為兩束偏振光，可從中