儀器儀表光學(xué)與激光技術(shù)考核試卷

儀器儀表光學(xué)與激光技術(shù)考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗(yàn)考生對儀器儀表光學(xué)與激光技術(shù)理論知識的掌握程度，以及運(yùn)用這些知識解決實(shí)際問題的能力。

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選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)與（）成反比。

A.目鏡的放大率

B.物鏡的焦距

C.目鏡的焦距

D.物鏡的放大率

2.激光束的光譜寬度通常比（）窄。

A.紫外光

B.可見光

C.紅外光

D.紫外線

3.激光的工作物質(zhì)通常是指（）。

A.激光器的外殼

B.激光器的電源

C.激光器的增益介質(zhì)

D.激光器的冷卻系統(tǒng)

4.下列哪個不是光學(xué)干涉的原理？（）

A.相干光源的疊加

B.透鏡的聚焦

C.光的衍射

D.光的折射

5.在激光束的橫截面上，光強(qiáng)分布呈（）分布。

A.環(huán)形

B.點(diǎn)狀

C.扇形

D.橢圓形

6.激光束在傳播過程中，光斑大小與（）成正比。

A.激光的波長

B.激光的頻率

C.激光的強(qiáng)度

D.激光的能量

7.下列哪個不是激光束的特性？（）

A.單色性

B.方向性

C.相干性

D.導(dǎo)電性

8.光柵衍射的光譜分辨率取決于（）。

A.光柵的刻線密度

B.光柵的刻線寬度

C.光柵的刻線間隔

D.光柵的刻線形狀

9.下列哪個是激光測距的基本原理？（）

A.光的反射

B.光的折射

C.光的干涉

D.光的衍射

10.下列哪個不是光學(xué)顯微鏡的組成部分？（）

A.目鏡

B.物鏡

C.載物臺

D.顯微控制器

11.激光束的相干長度是指（）。

A.激光束的最大光斑尺寸

B.激光束的最小光斑尺寸

C.激光束光斑尺寸的變化范圍

D.激光束光斑的穩(wěn)定性

12.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡分為（）。

A.焦距透鏡和會聚透鏡

B.焦距透鏡和發(fā)散透鏡

C.會聚透鏡和發(fā)散透鏡

D.會聚透鏡和折光透鏡

13.光柵衍射的衍射角與（）成反比。

A.入射角

B.衍射級次

C.光的波長

D.光柵的刻線間隔

14.激光束的線性度是指（）。

A.激光束光斑的形狀

B.激光束光斑的大小

C.激光束光斑的穩(wěn)定性

D.激光束光斑的變化范圍

15.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡分為（）。

A.焦距透鏡和會聚透鏡

B.焦距透鏡和發(fā)散透鏡

C.會聚透鏡和發(fā)散透鏡

D.會聚透鏡和折光透鏡

16.光柵衍射的光譜分辨率取決于（）。

A.光柵的刻線密度

B.光柵的刻線寬度

C.光柵的刻線間隔

D.光柵的刻線形狀

17.下列哪個是激光測距的基本原理？（）

A.光的反射

B.光的折射

C.光的干涉

D.光的衍射

18.激光束的相干長度是指（）。

A.激光束的最大光斑尺寸

B.激光束的最小光斑尺寸

C.激光束光斑尺寸的變化范圍

D.激光束光斑的穩(wěn)定性

19.激光束在傳播過程中，光斑大小與（）成正比。

A.激光的波長

B.激光的頻率

C.激光的強(qiáng)度

D.激光的能量

20.下列哪個不是光學(xué)干涉的原理？（）

A.相干光源的疊加

B.透鏡的聚焦

C.光的衍射

D.光的折射

21.光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)與（）成反比。

A.目鏡的放大率

B.物鏡的焦距

C.目鏡的焦距

D.物鏡的放大率

22.下列哪個不是激光束的特性？（）

A.單色性

B.方向性

C.相干性

D.導(dǎo)電性

23.激光束的光譜寬度通常比（）窄。

A.紫外光

B.可見光

C.紅外光

D.紫外線

24.激光的工作物質(zhì)通常是指（）。

A.激光器的外殼

B.激光器的電源

C.激光器的增益介質(zhì)

D.激光器的冷卻系統(tǒng)

25.激光束在傳播過程中，光斑大小與（）成正比。

A.激光的波長

B.激光的頻率

C.激光的強(qiáng)度

D.激光的能量

26.下列哪個是激光束的特性？（）

A.單色性

B.方向性

C.相干性

D.導(dǎo)電性

27.激光束的光譜寬度通常比（）窄。

A.紫外光

B.可見光

C.紅外光

D.紫外線

28.下列哪個是激光測距的基本原理？（）

A.光的反射

B.光的折射

C.光的干涉

D.光的衍射

29.光柵衍射的光譜分辨率取決于（）。

A.光柵的刻線密度

B.光柵的刻線寬度

C.光柵的刻線間隔

D.光柵的刻線形狀

30.激光束的相干長度是指（）。

A.激光束的最大光斑尺寸

B.激光束的最小光斑尺寸

C.激光束光斑尺寸的變化范圍

D.激光束光斑的穩(wěn)定性

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.激光束的主要特性包括（）。

A.單色性

B.方向性

C.相干性

D.輻射性

2.光學(xué)顯微鏡的成像原理涉及（）。

A.光的折射

B.光的衍射

C.光的干涉

D.光的吸收

3.下列哪些是光柵衍射的條件？（）

A.入射光為單色光

B.光柵具有足夠大的衍射角

C.光柵的刻線間隔與光的波長接近

D.光柵的刻線密度足夠高

4.激光測距技術(shù)中常用的測量方法有（）。

A.脈沖測距

B.相位測距

C.時(shí)差測距

D.光強(qiáng)測距

5.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡有（）。

A.凹透鏡

B.凸透鏡

C.復(fù)合透鏡

D.反射透鏡

6.激光束的傳播特性包括（）。

A.光斑穩(wěn)定性

B.相干長度

C.線性度

D.焦散性

7.下列哪些是光學(xué)干涉的原理？（）

A.相干光源的疊加

B.光的衍射

C.光的干涉條紋

D.光的折射

8.光柵衍射的特點(diǎn)包括（）。

A.明銳的衍射條紋

B.衍射級次的選擇性

C.衍射角與衍射級次的關(guān)系

D.衍射效率

9.激光束的聚焦特性包括（）。

A.焦斑尺寸

B.聚焦深度

C.焦距

D.焦點(diǎn)位置

10.光學(xué)系統(tǒng)中的濾光片可以用來（）。

A.調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度

B.選擇光的波長

C.調(diào)整光的偏振狀態(tài)

D.改變光的傳播方向

11.激光器的冷卻系統(tǒng)包括（）。

A.液冷系統(tǒng)

B.空冷系統(tǒng)

C.風(fēng)冷系統(tǒng)

D.液氮冷卻系統(tǒng)

12.光學(xué)顯微鏡的分辨率受哪些因素影響？（）

A.物鏡的數(shù)值孔徑

B.目鏡的放大率

C.光的波長

D.光柵的衍射效率

13.下列哪些是激光應(yīng)用領(lǐng)域？（）

A.醫(yī)療

B.工業(yè)

C.軍事

D.科研

14.光柵衍射的衍射角與哪些因素有關(guān)？（）

A.入射角

B.衍射級次

C.光的波長

D.光柵的刻線間隔

15.光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件包括（）。

A.透鏡

B.濾光片

C.光柵

D.反射鏡

16.激光束在傳播過程中，光斑大小受哪些因素影響？（）

A.激光的波長

B.激光的強(qiáng)度

C.激光的能量

D.環(huán)境溫度

17.下列哪些是光學(xué)干涉現(xiàn)象？（）

A.薄膜干涉

B.光柵干涉

C.熒光干涉

D.偏振干涉

18.激光束的傳播特性包括（）。

A.光斑穩(wěn)定性

B.相干長度

C.線性度

D.焦散性

19.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡有（）。

A.凹透鏡

B.凸透鏡

C.復(fù)合透鏡

D.反射透鏡

20.激光器的冷卻系統(tǒng)包括（）。

A.液冷系統(tǒng)

B.空冷系統(tǒng)

C.風(fēng)冷系統(tǒng)

D.液氮冷卻系統(tǒng)

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

1.激光的工作物質(zhì)通常分為_______和_______兩大類。

2.光柵衍射的最大優(yōu)點(diǎn)是_______和_______。

3.光學(xué)顯微鏡的分辨率受_______的限制。

4.激光束的單色性指的是激光的_______非常窄。

5.激光測距中，脈沖測距是通過測量激光脈沖往返_______的時(shí)間來確定距離的。

6.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡分為_______和_______。

7.激光束的相干性是指激光束中各光波之間的_______關(guān)系。

8.光柵衍射的衍射級次n與_______成正比。

9.光學(xué)顯微鏡的放大率由_______和_______的放大率決定。

10.激光束的聚焦特性中，焦斑尺寸越小，激光束的_______越好。

11.光學(xué)干涉現(xiàn)象中，相干光源需要滿足_______和_______條件。

12.激光束的方向性指的是激光束的發(fā)散角_______。

13.光柵衍射的衍射角θ與入射角i、衍射級次n和光柵常數(shù)d之間的關(guān)系為_______。

14.光學(xué)顯微鏡的數(shù)值孔徑NA與物鏡的數(shù)值孔徑NA1和目鏡的數(shù)值孔徑NA2之間的關(guān)系為_______。

15.激光器的輸出功率通常以_______來表示。

16.光柵衍射的衍射效率與_______和_______有關(guān)。

17.光學(xué)系統(tǒng)中的濾光片主要用于_______。

18.激光束的傳播過程中，光斑大小受_______的影響。

19.光學(xué)顯微鏡的分辨率與光的波長λ、物鏡的數(shù)值孔徑NA和物鏡的焦距f之間的關(guān)系為_______。

20.激光束的線性度指的是激光束在_______方向上的形狀。

21.光學(xué)干涉條紋的間距與_______成正比。

22.激光器的增益介質(zhì)在受激發(fā)射過程中，處于_______狀態(tài)的粒子數(shù)量增加。

23.光學(xué)系統(tǒng)中的復(fù)合透鏡是由_______和_______組合而成的。

24.激光束的偏振性是指激光束的_______狀態(tài)。

25.光柵衍射的衍射級次n通常取_______的整數(shù)倍。

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

1.激光束的頻率越高，其單色性越好。（）

2.光柵衍射的衍射級次n可以是負(fù)數(shù)。（）

3.光學(xué)顯微鏡的分辨率與物鏡的放大率成正比。（）

4.激光測距中，時(shí)差測距是通過測量激光脈沖往返的時(shí)間來確定距離的。（）

5.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡，凸透鏡只能聚焦，凹透鏡只能發(fā)散。（）

6.激光束的相干性是指激光束中各光波之間的相位關(guān)系。（）

7.光柵衍射的衍射角θ與入射角i無關(guān)。（）

8.光學(xué)顯微鏡的數(shù)值孔徑NA越大，其分辨率越高。（）

9.激光器的輸出功率越高，其光束質(zhì)量越好。（）

10.激光束的偏振性是指激光束的光矢量方向固定不變。（）

11.光學(xué)干涉條紋的間距與光的波長成反比。（）

12.激光束的焦斑尺寸越小，其聚焦深度越大。（）

13.光柵衍射的衍射效率與光柵的刻線密度成正比。（）

14.激光束在傳播過程中，其光斑大小不變。（）

15.光學(xué)顯微鏡的分辨率與光的波長成正比。（）

16.激光器的增益介質(zhì)在受激發(fā)射過程中，處于高能態(tài)的粒子數(shù)量減少。（）

17.光柵衍射的衍射級次n只能取正整數(shù)。（）

18.光學(xué)系統(tǒng)中的濾光片可以增加光的強(qiáng)度。（）

19.激光束的方向性是指激光束的發(fā)散角越小，其光束質(zhì)量越好。（）

20.激光束的線性度指的是激光束在任意方向上的形狀。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡述激光在光學(xué)儀器中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

2.分析光學(xué)干涉現(xiàn)象的原理，并說明其在光學(xué)測量中的應(yīng)用。

3.解釋激光束的相干性對激光技術(shù)的重要性，并舉例說明其在某個領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.論述光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡設(shè)計(jì)原則，并說明如何通過透鏡設(shè)計(jì)來提高光學(xué)儀器的性能。

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)儀器的設(shè)計(jì)要求其分辨率為0.2mm，已知所用光的波長為500nm，請計(jì)算物鏡的數(shù)值孔徑至少需要是多少？

2.案例題：在激光通信系統(tǒng)中，使用光纖傳輸激光信號。假設(shè)光纖的長度為10km，直徑為50μm，光在光纖中的傳播速度為2×10^8m/s，激光的頻率為10^14Hz。請計(jì)算激光信號在光纖中的傳播時(shí)間以及光在光纖中的相位變化。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.B

2.B

3.C

4.D

5.A

6.C

7.D

8.A

9.A

10.D

11.C

12.B

13.C

14.C

15.B

16.A

17.A

18.D

19.C

20.A

21.B

22.D

23.B

24.C

25.C

26.A

27.B

28.A

29.A

30.D

二、多選題

1.ABC

2.AB

3.AC

4.ABC

5.ABC

6.ABC

7.ABC

8.ABCD

9.ABC

10.ABC

11.ABC

12.ABC

13.ABCD

14.ABCD

15.ABCD

16.ABC

17.ABCD

18.ABC

19.ABC

20.ABC

三、填空題

1.振蕩介質(zhì)、放大介質(zhì)

2.高分辨率、高效率

3.波長

4.波長

5.路程

6.凹透鏡、凸透鏡

7.相位

8.nλ

9.物鏡、目鏡

10.聚焦深度

11.相干光源、相干性

12.很小

13.sinθ=n*sin(i)

14.NA=NA1*NA2

15.瓦特

16.光柵刻線密度、衍射效