光學(xué)儀器的傳感與測(cè)量原理考核試卷

光學(xué)儀器的傳感與測(cè)量原理考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

光學(xué)儀器的傳感與測(cè)量原理考核試卷

本次考核旨在檢驗(yàn)考生對(duì)光學(xué)儀器傳感與測(cè)量原理的理解程度，包括傳感原理、測(cè)量方法、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理等方面知識(shí)的應(yīng)用。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.光電效應(yīng)中，光電子的最大動(dòng)能與入射光的頻率之間的關(guān)系是（）

A.成正比

B.成反比

C.成平方比

D.無(wú)關(guān)

2.光的干涉現(xiàn)象中，兩束光波的相位差為π時(shí)，它們疊加的結(jié)果是（）

A.相消

B.相長(zhǎng)

C.部分相長(zhǎng)

D.無(wú)干涉

3.在邁克爾遜干涉儀中，若移動(dòng)反射鏡M，干涉條紋的移動(dòng)方向是（）

A.向上移動(dòng)

B.向下移動(dòng)

C.向左移動(dòng)

D.向右移動(dòng)

4.折射率是描述光在介質(zhì)中傳播速度與真空速度之比的物理量，其單位是（）

A.m/s

B.m2/s

C.s/m

D.m2/s2

5.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，環(huán)狀條紋的半徑與（）成反比。

A.環(huán)的厚度

B.環(huán)的半徑

C.環(huán)的面積

D.環(huán)的周長(zhǎng)

6.光的偏振現(xiàn)象是光波振動(dòng)方向的選擇性，以下哪種情況不會(huì)產(chǎn)生偏振光（）

A.通過(guò)偏振片

B.通過(guò)反射

C.通過(guò)折射

D.通過(guò)散射

7.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將雙縫之間的距離增大，干涉條紋的間距（）

A.變大

B.變小

C.不變

D.先變大后變小

8.光柵衍射中，衍射角θ與（）成正比。

A.光柵常數(shù)d

B.入射角i

C.光波波長(zhǎng)λ

D.光源強(qiáng)度I

9.光電倍增管的主要作用是（）

A.增大光電流

B.降低噪聲

C.提高靈敏度

D.以上都是

10.在激光的產(chǎn)生過(guò)程中，以下哪種介質(zhì)不用于產(chǎn)生激光（）

A.紅寶石

B.氦氖混合氣體

C.硅

D.二氧化碳

11.下列哪個(gè)光學(xué)元件對(duì)光束的傳輸方向沒(méi)有影響（）

A.棱鏡

B.平面鏡

C.凸透鏡

D.透鏡組

12.在光電效應(yīng)中，光電子的最大動(dòng)能與（）有關(guān)。

A.入射光頻率

B.逸出功

C.光電子的初速度

D.以上都是

13.在單色光照射下，光柵衍射條紋的強(qiáng)度分布與（）有關(guān)。

A.光柵常數(shù)

B.入射光波長(zhǎng)

C.衍射角

D.以上都是

14.下列哪個(gè)光學(xué)元件可以使光束聚焦（）

A.平面鏡

B.凸透鏡

C.凹透鏡

D.棱鏡

15.光纖通信中，光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，主要依靠（）

A.光的全反射

B.光的折射

C.光的衍射

D.光的干涉

16.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，若環(huán)狀條紋的厚度增加，其半徑（）

A.增大

B.減小

C.不變

D.先增大后減小

17.下列哪種情況會(huì)導(dǎo)致光束發(fā)散（）

A.通過(guò)透鏡

B.通過(guò)棱鏡

C.通過(guò)全反射

D.通過(guò)偏振片

18.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將光屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)，干涉條紋的間距（）

A.變大

B.變小

C.不變

D.先變大后變小

19.光柵衍射中，若將光柵常數(shù)減小，衍射角（）

A.變大

B.變小

C.不變

D.先變大后變小

20.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，若增加入射光的強(qiáng)度，光電子的最大動(dòng)能（）

A.增大

B.減小

C.不變

D.先增大后減小

21.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，若環(huán)狀條紋的厚度減小，其半徑（）

A.增大

B.減小

C.不變

D.先增大后減小

22.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將雙縫間距增大，干涉條紋的間距（）

A.變大

B.變小

C.不變

D.先變大后變小

23.在光柵衍射實(shí)驗(yàn)中，若將光柵常數(shù)增大，衍射角（）

A.變大

B.變小

C.不變

D.先變大后變小

24.在光電效應(yīng)中，光電子的最大動(dòng)能與（）有關(guān)。

A.入射光頻率

B.逸出功

C.光電子的初速度

D.以上都是

25.在單色光照射下，光柵衍射條紋的強(qiáng)度分布與（）有關(guān)。

A.光柵常數(shù)

B.入射光波長(zhǎng)

C.衍射角

D.以上都是

26.下列哪個(gè)光學(xué)元件可以使光束聚焦（）

A.平面鏡

B.凸透鏡

C.凹透鏡

D.透鏡組

27.光纖通信中，光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，主要依靠（）

A.光的全反射

B.光的折射

C.光的衍射

D.光的干涉

28.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，若環(huán)狀條紋的厚度增加，其半徑（）

A.增大

B.減小

C.不變

D.先增大后減小

29.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，若增加入射光的強(qiáng)度，光電子的最大動(dòng)能（）

A.增大

B.減小

C.不變

D.先增大后減小

30.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，若環(huán)狀條紋的厚度減小，其半徑（）

A.增大

B.減小

C.不變

D.先增大后減小

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.以下哪些現(xiàn)象屬于光的干涉現(xiàn)象？（）

A.雙縫干涉

B.光的衍射

C.邁克爾遜干涉儀

D.晶體折射

2.光電效應(yīng)中，以下哪些因素會(huì)影響光電子的最大動(dòng)能？（）

A.入射光頻率

B.金屬的逸出功

C.光電子的初速度

D.光的強(qiáng)度

3.以下哪些光學(xué)元件可以實(shí)現(xiàn)光的聚焦？（）

A.凸透鏡

B.凹透鏡

C.平面鏡

D.棱鏡

4.光纖通信中，以下哪些特性對(duì)于光纖至關(guān)重要？（）

A.高折射率

B.低損耗

C.良好的機(jī)械強(qiáng)度

D.高導(dǎo)電性

5.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，以下哪些因素會(huì)影響環(huán)狀條紋的半徑？（）

A.環(huán)的厚度

B.入射光波長(zhǎng)

C.反射鏡的移動(dòng)距離

D.光的強(qiáng)度

6.以下哪些現(xiàn)象屬于光的偏振現(xiàn)象？（）

A.透振片

B.光的反射

C.光的折射

D.光的衍射

7.光柵衍射中，以下哪些因素會(huì)影響衍射角？（）

A.光柵常數(shù)

B.入射光波長(zhǎng)

C.衍射級(jí)數(shù)

D.光的強(qiáng)度

8.以下哪些光學(xué)儀器可以用來(lái)測(cè)量光的波長(zhǎng)？（）

A.單縫衍射儀

B.光柵儀

C.法布里-珀羅干涉儀

D.光譜儀

9.以下哪些因素會(huì)影響光電倍增管的光電轉(zhuǎn)換效率？（）

A.光電子的初速度

B.光電倍增管的增益

C.光的強(qiáng)度

D.光的波長(zhǎng)

10.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以下哪些因素會(huì)影響干涉條紋的間距？（）

A.雙縫間距

B.光屏與雙縫的距離

C.光的波長(zhǎng)

D.光的強(qiáng)度

11.以下哪些光學(xué)元件可以用來(lái)產(chǎn)生偏振光？（）

A.偏振片

B.透振片

C.金屬膜

D.非晶態(tài)膜

12.在光纖通信中，以下哪些技術(shù)可以用來(lái)減少信號(hào)衰減？（）

A.光放大器

B.光隔離器

C.光耦合器

D.光纖涂覆

13.以下哪些現(xiàn)象屬于光的衍射現(xiàn)象？（）

A.單縫衍射

B.圓孔衍射

C.光柵衍射

D.全反射

14.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，以下哪些因素會(huì)影響光電流的大?。浚ǎ?/p>

A.入射光的強(qiáng)度

B.金屬的逸出功

C.光電子的初速度

D.光的波長(zhǎng)

15.以下哪些光學(xué)元件可以用來(lái)改變光的傳播方向？（）

A.平面鏡

B.凸透鏡

C.凹透鏡

D.透鏡組

16.在光柵衍射實(shí)驗(yàn)中，以下哪些因素會(huì)影響衍射條紋的強(qiáng)度？（）

A.光柵常數(shù)

B.入射光波長(zhǎng)

C.衍射級(jí)數(shù)

D.光的強(qiáng)度

17.以下哪些光學(xué)儀器可以用來(lái)測(cè)量光的頻率？（）

A.振蕩器

B.頻率計(jì)

C.光譜儀

D.光柵儀

18.在光纖通信中，以下哪些因素會(huì)影響信號(hào)的傳輸速率？（）

A.光纖的帶寬

B.發(fā)射器的功率

C.接收器的靈敏度

D.信號(hào)的處理方式

19.以下哪些現(xiàn)象屬于光的反射現(xiàn)象？（）

A.鏡面反射

B.漫反射

C.全反射

D.折射

20.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，以下哪些因素會(huì)影響光電子的初速度？（）

A.入射光的強(qiáng)度

B.金屬的逸出功

C.光電子的初動(dòng)能

D.光的波長(zhǎng)

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.光的干涉現(xiàn)象是兩束或多束光波__________________而產(chǎn)生的。

2.光電效應(yīng)中，光電子的最大動(dòng)能與入射光的__________________成正比。

3.牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，環(huán)狀條紋的半徑與環(huán)的__________________成正比。

4.光柵衍射公式為：dsinθ=mλ，其中d表示__________________。

5.光纖通信中，光信號(hào)在光纖中傳播主要依靠__________________。

6.光學(xué)儀器中，用于調(diào)整光路方向的元件是__________________。

7.邁克爾遜干涉儀中，移動(dòng)__________________可以改變干涉條紋的位置。

8.光的偏振現(xiàn)象可以通過(guò)__________________來(lái)觀察。

9.光電倍增管的主要作用是__________________。

10.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與__________________成反比。

11.光柵衍射中，若要觀察到m級(jí)衍射條紋，入射光的波長(zhǎng)必須大于__________________。

12.光纖通信中，減少信號(hào)衰減的主要方法之一是使用__________________。

13.牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，若環(huán)狀條紋的厚度增加，其半徑將__________________。

14.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，若要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光的頻率必須大于__________________。

15.光柵衍射中，若要觀察到第二級(jí)衍射條紋，衍射角θ應(yīng)滿足__________________。

16.光纖通信中，傳輸速率的提高依賴于__________________。

17.光電倍增管的光電轉(zhuǎn)換效率與__________________有關(guān)。

18.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將光屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)，干涉條紋的間距將__________________。

19.光柵衍射中，若要觀察到m級(jí)衍射條紋，光柵常數(shù)d應(yīng)滿足__________________。

20.光的衍射現(xiàn)象在__________________條件下最為明顯。

21.光學(xué)儀器中，用于聚焦光束的元件是__________________。

22.在光柵衍射實(shí)驗(yàn)中，若要觀察到m級(jí)衍射條紋，光柵常數(shù)d與入射光波長(zhǎng)λ的比值應(yīng)滿足__________________。

23.光電效應(yīng)中，逸出功是指__________________。

24.光柵衍射中，若要觀察到m級(jí)衍射條紋，入射光波長(zhǎng)λ應(yīng)滿足__________________。

25.在光纖通信中，為了提高信號(hào)質(zhì)量，需要使用__________________。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫√，錯(cuò)誤的畫×）

1.光的干涉現(xiàn)象只能發(fā)生在相干光源之間。（）

2.光電效應(yīng)中，光電子的最大動(dòng)能隨著入射光強(qiáng)度的增加而增加。（）

3.牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，環(huán)狀條紋的間距與入射光的波長(zhǎng)成正比。（）

4.光柵衍射中，衍射角θ隨著光柵常數(shù)d的減小而增大。（）

5.光纖通信中，光信號(hào)在光纖中傳播的速度與光在真空中的速度相同。（）

6.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與雙縫間距成正比。（）

7.光的偏振現(xiàn)象可以通過(guò)透振片來(lái)觀察，但不能通過(guò)光的反射來(lái)觀察。（）

8.光電倍增管的光電轉(zhuǎn)換效率與入射光的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。（）

9.光柵衍射中，第一級(jí)衍射條紋的強(qiáng)度最大。（）

10.光纖通信中，光纖的損耗主要來(lái)自于光的吸收。（）

11.在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，環(huán)狀條紋的厚度越大，其半徑越小。（）

12.光電效應(yīng)中，光電子的初動(dòng)能與入射光的頻率無(wú)關(guān)。（）

13.光柵衍射中，衍射條紋的間距與光柵常數(shù)d成正比。（）

14.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若將光屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)，干涉條紋的間距不變。（）

15.光的衍射現(xiàn)象在光波波長(zhǎng)比孔徑大得多的情況下最為明顯。（）

16.光學(xué)儀器中，凸透鏡可以用來(lái)聚焦光束，但不能用來(lái)發(fā)散光束。（）

17.光柵衍射中，若要觀察到m級(jí)衍射條紋，入射光波長(zhǎng)λ必須大于光柵常數(shù)d。（）

18.光電倍增管的光電轉(zhuǎn)換效率隨著光強(qiáng)度的增加而增加。（）

19.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與入射光的波長(zhǎng)成反比。（）

20.光柵衍射中，若要觀察到第二級(jí)衍射條紋，衍射角θ應(yīng)小于第一級(jí)衍射角。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述光的干涉現(xiàn)象的原理，并說(shuō)明如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察光的干涉現(xiàn)象。

2.解釋光電效應(yīng)的基本原理，并討論影響光電子最大動(dòng)能的因素。

3.詳細(xì)描述光柵衍射的原理，并說(shuō)明如何通過(guò)光柵常數(shù)和入射光波長(zhǎng)來(lái)計(jì)算衍射角。

4.論述光纖通信中信號(hào)衰減的原因及其減少信號(hào)衰減的方法。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，討論如何提高光纖通信的傳輸速率和質(zhì)量。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，使用了一個(gè)光柵進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)。已知光柵的常數(shù)d為3.0×10^-6m，入射光的波長(zhǎng)λ為600nm。請(qǐng)計(jì)算：

a)第一級(jí)衍射條紋的衍射角θ；

b)若要觀察到第四級(jí)衍射條紋，光柵的至少需要增加多少條光柵線？

2.案例題：在光纖通信系統(tǒng)中，一根光纖的長(zhǎng)度為10km，光纖的衰減系數(shù)為0.5dB/km。請(qǐng)計(jì)算：

a)光纖的總衰減量；

b)若要保證信號(hào)質(zhì)量，至少需要使用多少分貝的光放大器？

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.A

2.A

3.B

4.A

5.A

6.D

7.A

8.C

9.D

10.C

11.B

12.A

13.D

14.B

15.A

16.A

17.B

18.A

19.B

20.A

21.B

22.B

23.A

24.A

25.D

二、多選題

1.ABC

2.AB

3.AB

4.ABC

5.AB

6.AC

7.ABD

8.ABC

9.BCD

10.ABC

11.AB

12.ABC

13.ABC

14.AD

15.ABCD

16.ABC

17.ABC

18.ABCD

19.ABC

20.ABCD

三、填空題

1.相干疊加

2.頻率

3.厚度

4.光柵常數(shù)

5.光的全反射

6.平面鏡

7.反射鏡M

8.透振片

9.增大光電流

10.雙縫間距

11.光柵常數(shù)

12.光放大器

13.增大

14.逸出功

15.mλ

16.光纖的帶寬

17.光電倍增管的增益

18.不變

19.mλ/d

20.光波波長(zhǎng)比孔徑小得多

21.凸透鏡