陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院《現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強(qiáng)度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化2、在相對論中，當(dāng)一個物體的運動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能3、在相對論的理論框架下，關(guān)于時間膨脹和長度收縮效應(yīng)，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當(dāng)物體運動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應(yīng)是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)與物體的運動速度無關(guān)，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應(yīng)違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的4、對于熱學(xué)中的熱平衡定律，以下關(guān)于兩個溫度不同的物體相互接觸達(dá)到熱平衡時的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達(dá)到熱平衡時，兩個物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞5、在相對論力學(xué)中，相對論動量和相對論能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有所不同。以下關(guān)于相對論動量和能量的關(guān)系，不準(zhǔn)確的是？（）A.相對論能量和相對論動量滿足一定的關(guān)系式B.當(dāng)速度遠(yuǎn)小于光速時，相對論動量和能量近似等于經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式C.相對論能量總是大于相對論動量D.相對論動量和能量的表達(dá)式只適用于高速運動的粒子6、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F7、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準(zhǔn)確的？（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)8、對于熱力學(xué)第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學(xué)過程中的應(yīng)用，哪一項是正確的？（）A.熱力學(xué)第一定律指出，熱量可以從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體，而不引起其他變化B.熱力學(xué)第一定律表明，一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過程中有著重要應(yīng)用C.熱力學(xué)第一定律只適用于理想氣體的熱學(xué)過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學(xué)第一定律無法解釋熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的原因9、在量子力學(xué)的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關(guān)于薛定諤方程的性質(zhì)，不準(zhǔn)確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應(yīng)10、對于波動光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時，薄膜厚度不均勻會導(dǎo)致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復(fù)雜且難以觀察，在實際應(yīng)用中沒有太大價值11、在光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下關(guān)于增透膜和增反膜的特點，不正確的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波長的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波長的二分之一C.對于特定波長的光，增透膜可以增加其透過率D.增透膜和增反膜的效果與入射光的角度無關(guān)12、在振動學(xué)中，簡諧振動是一種最簡單的振動形式。以下關(guān)于簡諧振動的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動的頻率與振幅無關(guān)C.振動的能量與振幅的平方成正比D.簡諧振動一定是等幅振動，不存在阻尼13、對于靜電場中的高斯定理，以下對于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關(guān)系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場是有源場B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關(guān)，與曲面外的電荷無關(guān)C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對稱性電場14、對于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無法確定15、在量子物理中，光子的能量與頻率有關(guān)。一個光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/416、對于流體力學(xué)的知識，以下關(guān)于伯努利方程及其在實際流體中的應(yīng)用限制，哪一個是正確的？（）A.伯努利方程表明，在理想流體中，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，但該方程在粘性流體中完全不適用B.伯努利方程適用于任何流體的穩(wěn)定流動，不受流體性質(zhì)和流動條件的限制C.伯努利方程在實際流體中應(yīng)用時，需要考慮流體的粘性、可壓縮性和能量損失等因素，其結(jié)果往往是近似的D.伯努利方程只適用于水平管道中的流體流動，對于垂直或傾斜管道則無法應(yīng)用17、對于熱力學(xué)過程，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，其吸收的熱量、對外做功以及內(nèi)能的變化之間有怎樣的關(guān)系？（）A.吸收的熱量等于對外做功與內(nèi)能增加量之和B.吸收的熱量等于對外做功C.吸收的熱量等于內(nèi)能增加量D.對外做功等于內(nèi)能增加量18、在光學(xué)的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度19、在波動方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準(zhǔn)確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件20、在熱力學(xué)中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關(guān)于熵的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)21、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。對于一個熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛镼2，對外做功為W，如果該熱機(jī)的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J22、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)23、在電磁學(xué)的知識體系里，關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播特性，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電磁波只能由電荷的勻速運動產(chǎn)生，其傳播不需要介質(zhì)，在真空中的傳播速度與頻率無關(guān)B.電磁波可以由電荷的變速運動產(chǎn)生，其傳播需要介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度相同C.電磁波的產(chǎn)生與電荷的運動無關(guān)，其傳播速度在真空中恒定，但在不同介質(zhì)中會發(fā)生變化，且頻率越高，折射越明顯D.電磁波由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生，在真空中以光速傳播，頻率不同的電磁波在同一介質(zhì)中的傳播速度不同24、關(guān)于光的色散現(xiàn)象，一束白光通過三棱鏡后會被分解成不同顏色的光，以下哪種顏色的光偏折程度最大？（）A.紅光B.綠光C.藍(lán)光D.紫光25、在光學(xué)的干涉實驗中，用楊氏雙縫干涉裝置觀察干涉條紋。若光源由單色光換成白光，以下關(guān)于干涉條紋的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.中央條紋仍為白色B.其他條紋變?yōu)椴噬獵.條紋間距不變D.條紋的清晰度降低26、在量子力學(xué)中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關(guān)于定態(tài)的說法正確的是：（）A.定態(tài)時粒子的能量不隨時間變化B.定態(tài)時粒子的位置不隨時間變化C.定態(tài)時粒子的速度不隨時間變化D.以上說法都不正確27、在光學(xué)的折射定律中，折射率是關(guān)鍵參數(shù)。一束光線從玻璃射入空氣中，玻璃的折射率為n，入射角為i。若玻璃的折射率增大，入射角不變，折射光線會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定28、在研究動量守恒定律時，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個質(zhì)量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無法確定29、在波動光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。對于垂直入射的光，要使某波長的光在薄膜表面反射時產(chǎn)生相消干涉，薄膜的厚度應(yīng)該滿足什么條件？（）A.厚度為該波長的四分之一B.厚度為該波長的二分之一C.厚度為該波長的整數(shù)倍D.厚度為該波長的半整數(shù)倍30、在電磁學(xué)中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。以下關(guān)于畢奧-薩伐爾定律的適用范圍，不準(zhǔn)確的是？（）A.適用于恒定電流產(chǎn)生的磁場B.適用于各種形狀的載流導(dǎo)線C.對于運動電荷產(chǎn)生的磁場也適用D.只適用于無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析量子力學(xué)中的散射理論，論述散射截面的計算方法、物理意義，以及散射理論在原子分子碰撞和核物理中的應(yīng)用和實驗研究。2、（本題5分）量子力學(xué)中的量子點是一種納米尺度的結(jié)構(gòu)，闡述量子點的物理特性、制備方法和在量子計算、光電器件中的應(yīng)用。3、（本題5分）論述固體物理中晶體結(jié)構(gòu)的特點及分類，分析其對材料性能的影響。4、（本題5分）從物理原理出發(fā)，探討光學(xué)中的超快光學(xué)現(xiàn)象，包括飛秒激光技術(shù)、超短脈沖的產(chǎn)生和傳播，以及超快光學(xué)在材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。5、（本題5分）量子力學(xué)中的量子態(tài)的演化遵循薛定諤方程，闡述含時薛定諤方程和不含時薛定諤方程的區(qū)別和應(yīng)用場景，以及在量子態(tài)控制和量子計算中的意義。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學(xué)的算符理論中，論述算符的定義、性質(zhì)和常見算符（如動量算符、能量算符）的表達(dá)式，以及算符在量子力學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）簡述相對論的基本假設(shè)及主要結(jié)論，分析相對論在現(xiàn)代物理學(xué)中的地位。3、（本題5分）在量子力學(xué)的諧振子模型中，論述其哈密頓量的形式、能級分布和波函數(shù)