寒假作业14 光学实验（巩固培优）高二物理人教版

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业14 光学实验 考点1测定玻璃的折射率 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．（2025•玉溪模拟）如图所示，某玻璃砖的横截面为四分之一圆，一同学现用插针法测量其折射率。 （1）在白纸上画直线AB、BC、DE，使AB⊥BC，AB⊥DE。 （2）将玻璃砖的两直角边沿AB、BC放置，将AC圆弧与DE的交点记为P。 （3）在DE上AB左侧插上大头针P1、P2，在AC圆弧右侧插上大头针P3，使P3挡住P2、P1的像，且P1与P2间距及P3与P间距宜适量　大　 （选填“大”或“小”）一点。 （4）移走玻璃砖，连接P3P，连接BP并延长作为法线。 （5）测得BP与DE的夹角为α，P3P与DE的夹角为β。 （6）玻璃砖的折射率为n＝　　 。 （7）在步骤（3）中，若该同学在插上大头针P3前不小心将玻璃砖向左平移了少许，位置如图中虚线所示，但该同学没发觉，其他操作均无误，则该同学所测得的折射率　偏大　 。（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】（3）大；（6））；（7）偏大。 【解析】解：（3）为了减小入射光线与出射光线方向确定的误差，在插大头针时，间距要适当大一些，因此插针时要使P1与P2间距及P3与P间距宜适量大一点。 （6）入射角i＝α，折射角r＝α+β 根据折射定律，玻璃砖的折射率为 （7）作出的光路图如图所示： 根据光路图可知，入射角变大，折射角变小，根据折射定律可知，折射率的真实值变小； 该同学在插上大头针P3前不小心将玻璃砖向左平移了少许，但该同学没发觉，则该同学所测得的折射率偏大。 故答案为：（3）大；（6）；（7）偏大。 2．（2024秋•榆林期末）某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在屏幕MN上出现两个光斑C、D，如图所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。 （1）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n＝　　 。 （2）实验中，不断增大入射角，　不能　 观察到全反射现象（填“能”或“不能”）。 （3）为减小实验测量误差，实验中应适当　减小　 单色光在O点的入射角（填“增大”或“减小”）。 【答案】（1）； （2）不能； （3）减小。 【解析】解：（1）OC所在光线为反射光线，OD所在光线为折射光线，则玻璃砖折射率的表达式为 ； （2）光是空气到玻璃，从光疏介质射入光密介质，发生全反射的条件是从光密到光疏现象，所以增加入射角不能观察到全反射现象； （3）为减小实验测量的误差，OC、OD的距离应适当大些，所以实验中应适当减小单色光在O点的入射角。 故答案为：（1）； （2）不能； （3）减小。 3．（2025春•开福区校级月考）某实验小组的甲、乙两同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。 他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线△ABC表示），然后放好三棱镜，在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2，在棱镜的左侧观察，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2像，再插上大头针P4，　使P4挡住P3和P1、P2像　 。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。 （1）题中横线处缺少的实验要求为：　使P4挡住P3和P1、P2像　 ； （2）如图所示，甲同学通过量角器测出∠ABC＝60°及P3P4与AC边的夹角为45°，由以上数据可得该玻璃的折射率n＝　　 ； （3）根据前面的结论，在BC一侧　不能　 （填“能”或“不能”）看到大头针P1和P2的像； （4）乙同学认为甲同学通过测量∠ABC计算折射率会引入间接测量误差，于是他想利用棱镜内部光路直接测量AC面的入射角及折射角，从而测定玻璃折射率。但是实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值　小于　 真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】（1）使P4挡住P3和P1、P2像；（2）；（3）不能；（4）小于。 【解析】解：（1）放好三棱镜，在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2，在棱镜的左侧观察，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2像。 （2）光路图如下图所示： 由几何知识可知，入射角i＝30°，折射角r＝45° 由折射定律可知，折射率 （3）根据临界角公式 解得临界角C＝45° 由大头针过来的光线在BC边的入射角为60°，大于临界角45°，会发生全反射，所以在BC一侧不能看到大头针的像。 （4）三棱镜位置移动后的真实光路图如下图中虚线线所示： 测量时按图中实线测量的，由图中几何关系可知，虚线与法线的夹角大于实线与法线的夹角，即光线由玻璃射向空气时，测量的入射角大于真实值，折射角的测量无影响； 根据折射定律可知，则该玻璃折射率的测量值小于真实值。 故答案为：（1）使P4挡住P3和P1、P2像；（2）；（3）不能；（4）小于。 4．（2025秋•东西湖区校级期中）某兴趣小组的同学想要测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图a所示，他们将圆柱体放在水平桌面上，底下垫白纸，并用铅笔在白纸上描出圆柱体的底面。将激光器放置于桌面上，使其发出的光束经圆柱体折射后射出，测出入射角和折射角，利用折射定律计算出折射率。 （1）由于激光束的路径无法直接看见，所以需要用铅笔挡光，从而找到光束的路径，然后在白纸上记下该点的位置，找到两个位置，然后连线即可在白纸上画出光束路径。下列说法正确的是　B　 。 A.用上述方法寻找光束路径时，用较细的铅笔挡光更有利于减小实验误差 B.A、B两点位置可以利用画出的光线与圆柱底面圆的交点得到 C.激光器发出的激光不必平行于桌面 D.实验时要注意入射角不能太大，否则在B点可能会发生全反射 （2）如图b所示，某同学没有量角器，于是想出一个办法来计算折射率。将OA延长至E，使AE＝OA，分别过O、E作AB、AC的垂线OD，EF，则圆柱的折射率n＝　　 （从OA、AD、OD、AE、EF、AF中选取必要的量表示）。 （3）在白纸上描绘圆柱底面圆时，可能会带来误差。如果白纸上描绘的底面圆稍稍偏大（如图中虚线所示），会导致测得的折射率　A　 。 A.偏大 B.偏小 C.没有影响 【答案】（1）B；（2）；（3）A。 【解析】解：（1）A.用上述方法寻找光束路径时，用较粗的铅笔挡光，更有利于观察，从而减小实验误差，故A错误； B.根据实验原理，A、B两点位置可以利用画出的光线与圆柱底面圆的交点得到，故B正确； C.为了在白纸上作出光路图，激光器发出的激光必须平行于桌面，故C错误； D.根据折射定律和几何知识可知，出射角等于入射角，因此不可能在B点发生全反射，故D错误。 故选：B。 （2）入射角的正弦 折射角的正弦 根据折射定律 （3）作出光路图如图所示： 根据结合知识可知，入射角和折射角的测量值均变小，但折射角变小得更多，根据折射定律可知，如果白纸上描绘的底面圆稍稍偏大会导致测得的折射率偏大，故A正确，BC错误。 故选：A。 故答案为：（1）B；（2）；（3）A。 5．（2024秋•潍坊期末）某同学用“插针法”测定一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和B、顶角大小为θ）的折射率。步骤如下： ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交ab于O点； ②将玻璃砖侧面A沿ab放置，并确定侧面B在白纸上的位置ef，cd与ef相交于O′点； ③调节激光器发射角度，使激光沿cd方向从O点射入玻璃砖； ④通过观察光路上插入的大头针来确定出射光路。 （1）关于本实验操作，下列说法正确的是 　B　 ； A．确定位置ef时，可直接用铅笔沿侧面B画出一条直线 B．插好的大头针应与纸面垂直 C．确定出射光路时，只需在侧面B外插入一个大头针 （2）撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α（锐角），则玻璃砖折射率n＝ 　　 （用α、θ表示）； （3）在另一次实验操作中，该同学换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃砖，重复上述操作，发现在ef边一侧始终找不到出射光线，其可能的原因是 　在ef边发生全反射　 （写出一条即可）。 【答案】（1）B；（2）；（3）在ef边发生全反射。 【解析】解：（1）A．直接用铅笔沿侧面画线可能会损坏光学面，故A错误； B．大头针应与纸面垂直，才能准确标记光路方向，故B正确； C．确定出射光路需要至少两个大头针，才能准确反映光路方向，故C错误。 故选：B。 （2）根据几何关系可知入射角为θ，折射角为，如图所示 根据折射率公式，有 （3）换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃，因为顶角越大，在ef边界的入射角越大，当入射角达到或超过临界角时发生全反射，所以在ef边一侧始终找不到出射光线。 故答案为：（1）B；（2）；（3）在ef边发生全反射。 6．（2025秋•天心区校级期中）同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示。 （1）下列说法正确的是　BC　 。（填序号） A.实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线 B.为了减小作图误差，大头针P1、P2和P3、P4之间的距离应适当大些 C.测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法” D.若光线的入射角θ1较大，有可能在矩形玻璃砖bb′一侧就看不到P1、P2的像（发生了全反射） （2）一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb′比实际向外侧平移了一些（如图乙所示），其他操作均正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率将　偏小　 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （3）一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图丙所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃砖的折射率n＝　　 （用测量的字母表示）。 【答案】（1）BC；（2）偏小；（3）。 【解析】解：（1）A.实验中，不能将玻璃砖界面当尺子画界线，故A错误； B.大头针P1和P2及P1和P4之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，故B正确； C.只要操作正确，任何形状的玻璃砖均可用“插针法”测量折射率，故C正确； D.由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定会从下表面射出，故D错误。 故选：BC。 （2）如图所示： 作图得到的光路图和实际光路图相比，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，由，如测出的折射率偏小。 （3）由几何关系可知，，则玻璃砖的折射率为 故答案为：（1）BC；（2）偏小；（3）。 考点2用双缝干涉实验测量光的波长 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 7．（2025•江西模拟）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按要求安装在光具座上，如图甲所示。 （1）测量过程中，图甲中遮光筒上方①号装置为拨杆，其作用为调节单缝与双缝的角度使其相互 　平行　 （选填“平行”或“垂直”）。 （2）图甲中②号装置的名称是 　目镜　 （选填“光屏”或“目镜”）。 （3）将测量头的分划板中心刻线与图乙中亮条纹A中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与亮条纹B中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示，则相邻亮条纹的间距为 　1.65　 mm（结果保留3位有效数字）。 （4）若双缝间距d＝0.4mm，光屏与双缝间的距离为L＝1m，则所测光的波长为 　660　 nm。 【答案】（1）平行； （2）目镜； （3）1.65； （4）660。 【解析】解：（1）①号装置为拨杆，拨杆的作用是为调节单缝与双缝的角度使其相互平行； （2）②号装置的名称是目镜； （3）相邻亮条纹的间距为 （4）根据 代入数据得λ＝660nm。 故答案为：（1）平行； （2）目镜； （3）1.65； （4）660。 8．（2025•衡水模拟）某实验小组利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。 （1）装置中的元件A、B、C分别为　B　 。 A．滤光片、双缝、单缝 B．滤光片、单缝、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 （2）若从目镜中观察到的条纹如图乙所示，应为实验时忘记加装元件　C　 （填正确选项的字母）； A．光源 B．单缝 C．双缝 （3）若将光源改为激光，实验时用不到的元件有　A　 和　B　 （填正确选项的字母）。 A．滤光片 B．单缝 C．双缝 【答案】（1）B。（2）C。（3）A，B。 【解析】解：（1）光源发出的光先经过滤光片得到单色光，再通过单缝将光变为线光源，保证后续光的空间相干性，最后通过双缝将线光源分为两束相干光，产生干涉。所以装置中的元件A、B、C分别对应滤光片、单缝、双缝，故AC错误，B正确。 故选：B。 （2）干涉条纹的产生依赖双缝，双缝提供相干光，图乙中只有均匀光带、无干涉条纹，说明实验时未加装双缝，导致无法形成相干光，故AB错误，C正确。 故选：C。 （3）激光具有很好的单色性及相干性，所以不需要滤光片和单缝，故AB正确，C错误。 故选：AB。 故答案为：（1）B。（2）C。（3）A，B。 9．（2025•河南模拟）现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图中所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 （1）将白光光源C放在光具座最左端，然后依次放置其他光学元件，则由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序是C、　E　 、　D　 、　B　 A。 （2）将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为　13.870　 mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为　2.310　 mm。 （3）已知双缝间距d为2.0×10﹣4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝　　 ，求得所测红光的波长为　660　 nm。 【答案】（1）E、D、B；（2）13.870；2.310；（3）；660。 【解析】解：（1）为获取单色相干光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，则排列顺序是E、D、B。 （2）题图丙中螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为37.0×0.01mm，两者相加为13.870mm。题图乙的读数为2mm+32.0×0.01mm＝2.320mm。 则相邻亮条纹的间距 2.310mm （3）由 可得 代入数据得 λ 故答案为：（1）E、D、B；（2）13.870；2.310；（3）；660。 10．（2024秋•临沂期末）如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互　平行　 放置（选填“垂直”或“平行”）。 （2）在某次测量某种单色光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐，手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，此时的示数为　15.375　 mm。 （3）已知双缝间距为0.3mm，屏离双缝距离为1.2m，则这种光的波长是　6.5×10﹣7 m（保留2位有效数字）。 【答案】（1）平行；（2）15.375；（3）6.5×10﹣7。 【解析】解：（1）该实验中单缝的作用获得线光源，而双缝的作用获得相干光源，二者应相互平行。 （2）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第6条亮条纹中心所在刻度为 x6＝15mm+37.5×0.01mm＝15.375mm （3）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第1条亮条纹中心所在刻度为x1＝2mm+33.5×0.01mm＝2.335mm 所以相邻亮条纹的间距为 根据 代入数据解得 故答案为：（1）平行；（2）15.375；（3）6.5×10﹣7。 11．（2025秋•湖北期中）“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图所示。 （1）下列说法中正确的一个选项是（　B　 ） A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏的中心时，应放上单缝和双缝 B．通过调节拨杆（图中没有画出），使单缝和双缝平行，且通过目镜可以观察到干涉条纹 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距 （2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为　13.870　 mm； （3）若相邻亮纹的间距为Δx，双缝与屏的距离为L＝0.7m，双缝间距为d＝0.2mm，则求得光的波长λ＝　6.60×10﹣7 m。（结果保留三位有效数字） 【答案】（1）B；（2）13.870；（3）6.60×10﹣7。 【解析】解：（1）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏的中心时，不需放上单缝和双缝，故A错误； B．通过调节拨杆（图中没有画出），使单缝和双缝平行，且通过目镜可以观察到干涉条纹，故B正确； C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距，故C错误。 故选：B。 （2）由图乙可知示数为13.5mm+37.0×0.01mm＝13.870mm （3）图甲中螺旋测微器读数为2mm+32.0×0.01mm＝2.320mm 则有 根据双缝干涉条纹的间距公式，可得 故答案为：（1）B；（2）13.870；（3）6.60×10﹣7。 12．（2025秋•铜山区期中）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。 （1）滤光片应安装在图中　B　 位置。 A．A装置左边 B．A、B两装置之间 C．B、C两装置之间 （2）实验中发现，观察到的干涉条纹较模糊，要使条纹变清晰，可采取的措施是　C　 。 A．旋转测量头 B．减小单缝与双缝间距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行 （3）该同学测得图示装置中A、B、C、D、E各装置之间的距离分别为L1、L2、L3、L4，又测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心的距离为a。已知单缝宽度为d1，双缝间距为d2，则该单色光波长的表达式为　　 （用题中字母表示）。 【答案】（1）B；（2）C；（3） 【解析】解：（1）滤光片应放在单缝片之前，凹透镜之后，由图像可知A是凹透镜，B是单缝片，C是双缝片，D是光屏，E是目镜。故AC错误；B正确。 故选：B。 （2）若粗调后看不到清晰的干涉条纹，观察到的是较模糊的干涉条纹，最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，得调节拨杆使单缝与双缝平行，故AB错误；C正确。 故选：C。 （3）由双缝干涉实验条纹间距公式Δx 由题意知，两条纹间距Δx，双缝间距为d＝d2，双缝片到屏的距离l＝L3 代入条纹间距公式可得 解得λ。 故答案为：（1）B；（2）C；（3）。 13．（2025秋•锡山区校级期中）（1）如图甲：在托马斯•杨双缝干涉实验中，调整仪器，从目镜中观察到似向分布的干涉条纹 　ACD　 。 A.若单缝和双缝不平行，在屏上将不会产生干涉条纹 B.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到横向分布的干涉条纹 C.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到干涉条纹充度变暗 D.若在遮光筒内充满折射率较大的透明介质，从目镜中将观察到干涉条纹变密集 （2）如图乙，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行 　D　 。 A.仅旋转双缝 B.仅旋转单缝 C.仅前后移动凸透镜 D.仅旋转测量头 （3）实验中已知双缝间的距离d＝0.4mm，双缝到光屏的距离L＝1.6m，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图丙所示为2.332mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条充条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示为 　15.325　 mm，则这种单色光的波长为　6.5×10﹣7 m（最后一空结果保留两位有效数字）。 （4）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距 　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】（1）ACD；（2）D；（3）15.325；6.5×10﹣7；（4）减小。 【解析】解：（1）A.单缝的作用是产生线光源，双缝必须与单缝平行，才能保证双缝获得相干的线光源。若单缝和双缝不平行，双缝无法形成相干光源，屏上不会产生干涉条纹，故A正确； B.双缝干涉条纹的分布方向由双缝的方向决定（双缝为竖直方向，条纹为竖直分布）。在单缝前插入水平偏振片，仅改变光的偏振态，不会改变双缝干涉条纹的方向，因此不会观察到横向（水平）分布的干涉条纹，故B错误； C.在单缝前插入透振方向水平的偏振片，会吸收部分光能量，导致入射光强减弱。干涉条纹的亮度与光强成正比，因此从目镜中会观察到干涉条纹充度变暗，故C正确； D.双缝干涉条纹间距公式为 若遮光筒内充满折射率较大的透明介质，光的波长会变为 所以，波长减小。由公式可知，波长λ减小会导致条纹间距Δx减小，即干涉条纹变密集，故D正确。 故选ACD。 （2）实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故ABC错误，D正确； 故选：D （3）螺旋测微器的精确值为0.01mm，由图甲可知此时手轮上的示数为 15mm+32.5×0.01mm＝15.325mm 相邻条纹间距为 根据双缝干涉条纹间距公式为 解得 （4）若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则波长λ减小，由得，相邻亮条纹中心间距减小。 故答案为：（1）ACD；（2）D；（3）15.325；6.5×10﹣7；（4）减小。 14．（2025秋•上城区校级月考）如图所示，某同学想用插针法测一玻璃砖的折射率。 （1）他找来一等腰直角三角形玻璃砖，操作方法如下： ①在白纸上画一条直线AA′，并画出其垂线BB′，交于O点； ②将玻璃砖的一个直角面沿AA′放置，并确定斜面所在的直线CC′；确定CC′时　不可以　 （填“可以”、“不可以”）直接用铅笔贴着玻璃画线。 ③直线BB′和CC′交于一点O′； ④在BB′上竖直插上大头针P1和P2，从斜面一侧透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住　P1和P2 （选填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虚像； ⑤撤去玻璃砖和大头针，连接P3和O′得到出射光线，测得出射光线与直线CC′的夹角为α，则玻璃砖的折射率为　B　 。 A.sinα B.cosα C.sin（α） D. （2）如果该同学正确画好了玻璃砖的边界，但是在实验操作过程中，将玻璃砖水平向右平移了少许，则折射率的测量值　小于　 真实值（选填“大于”、“小于”或者“等于”）。 【答案】（1）②不可以；④P1和P2；⑤B；（2）小于。 【解析】解：（1）②为了保护光学面，确定CC′时不可以直接用铅笔贴着玻璃画线； ④在BB′上竖直插上大头针P1和P2，从斜面一侧透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住P1和P2； ⑤光路图如图所示： 入射角i＝45，折射角r＝90°﹣α 根据折射定律 故ACD错误，B正确。 故选：B。 （2）光路图如图所示： 根据光路图可知，入射角i测量值不变，折射角的测量值r偏小，α角的测量值偏大，根据折射定律可知，折射率的测量值小于真实值。 故答案为：（1）②不可以；④P1和P2；⑤B；（2）小于。 15．（2025春•江门期末）某同学利用图a示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作正确的是（ 　B　 ） A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （2）实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数x1＝4.900mm；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数x2如图b所示，则x2＝ 　14.670　 mm； （3）已知双缝间的距离d＝0.3mm，双缝到毛玻璃屏的距离l＝120.00mm，则可得这种光的波长λ＝ 　4.89×10﹣6 m（计算结果保留3位有效数字）； （4）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图c所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx，则波长λ的测量值 　大于　 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 【答案】（1）B；（2）14.670；（3）4.89×10﹣6；（4）大于。 【解析】解：（1）A．将单缝向双缝靠近，不影响条纹间距，故A错误； B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小双缝到屏的距离L，由条纹间距离公式可知Δx减小，故B正确； C．将屏向远离双缝的方向移动，即增大双缝到屏的距离L，由条纹间距离公式可知Δx增大，故C错误； D．使用间距更小的双缝，即减小双缝间的距离d，由条纹间距离公式可知Δx增大，故D错误。 故选：B。 （2）手轮上的示数x2＝14mm+0.5mm+17.0×0.01mm＝14.670mm （3）根据小问2可知相邻亮条纹之间的距离 根据相邻亮条纹的距离 可得 （4）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图c所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx时，将导致测量值Δx大于实际值，由 可知，λ的测量值也将大于实际值。 故答案为：（1）B；（2）14.670；（3）4.89×10﹣6；（4）大于。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业14 光学实验 考点1测定玻璃的折射率 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．（2025•玉溪模拟）如图所示，某玻璃砖的横截面为四分之一圆，一同学现用插针法测量其折射率。 （1）在白纸上画直线AB、BC、DE，使AB⊥BC，AB⊥DE。 （2）将玻璃砖的两直角边沿AB、BC放置，将AC圆弧与DE的交点记为P。 （3）在DE上AB左侧插上大头针P1、P2，在AC圆弧右侧插上大头针P3，使P3挡住P2、P1的像，且P1与P2间距及P3与P间距宜适量　　 　　 　 （选填“大”或“小”）一点。 （4）移走玻璃砖，连接P3P，连接BP并延长作为法线。 （5）测得BP与DE的夹角为α，P3P与DE的夹角为β。 （6）玻璃砖的折射率为n＝　 　　 　 。 （7）在步骤（3）中，若该同学在插上大头针P3前不小心将玻璃砖向左平移了少许，位置如图中虚线所示，但该同学没发觉，其他操作均无误，则该同学所测得的折射率　　 　　 　 。（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 2．（2024秋•榆林期末）某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在屏幕MN上出现两个光斑C、D，如图所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。 （1）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n＝　 　　 。 （2）实验中，不断增大入射角，　　 　　 　 观察到全反射现象（填“能”或“不能”）。 （3）为减小实验测量误差，实验中应适当　　 　　 　 单色光在O点的入射角（填“增大”或“减小”）。 3．（2025春•开福区校级月考）某实验小组的甲、乙两同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。 他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线△ABC表示），然后放好三棱镜，在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2，在棱镜的左侧观察，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2像，再插上大头针P4，　　 　　 　 。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。 （1）题中横线处缺少的实验要求为：　　 　　 　 　　 　 ； （2）如图所示，甲同学通过量角器测出∠ABC＝60°及P3P4与AC边的夹角为45°，由以上数据可得该玻璃的折射率n＝　 　　 ； （3）根据前面的结论，在BC一侧　　 　　 　 （填“能”或“不能”）看到大头针P1和P2的像； （4）乙同学认为甲同学通过测量∠ABC计算折射率会引入间接测量误差，于是他想利用棱镜内部光路直接测量AC面的入射角及折射角，从而测定玻璃折射率。但是实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值　　 　　 　 真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 4．（2025秋•东西湖区校级期中）某兴趣小组的同学想要测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图a所示，他们将圆柱体放在水平桌面上，底下垫白纸，并用铅笔在白纸上描出圆柱体的底面。将激光器放置于桌面上，使其发出的光束经圆柱体折射后射出，测出入射角和折射角，利用折射定律计算出折射率。 （1）由于激光束的路径无法直接看见，所以需要用铅笔挡光，从而找到光束的路径，然后在白纸上记下该点的位置，找到两个位置，然后连线即可在白纸上画出光束路径。下列说法正确的是　 　　 　 。 A.用上述方法寻找光束路径时，用较细的铅笔挡光更有利于减小实验误差 B.A、B两点位置可以利用画出的光线与圆柱底面圆的交点得到 C.激光器发出的激光不必平行于桌面 D.实验时要注意入射角不能太大，否则在B点可能会发生全反射 （2）如图b所示，某同学没有量角器，于是想出一个办法来计算折射率。将OA延长至E，使AE＝OA，分别过O、E作AB、AC的垂线OD，EF，则圆柱的折射率n＝　 　　 　 （从OA、AD、OD、AE、EF、AF中选取必要的量表示）。 （3）在白纸上描绘圆柱底面圆时，可能会带来误差。如果白纸上描绘的底面圆稍稍偏大（如图中虚线所示），会导致测得的折射率　 　　 　 。 A.偏大 B.偏小 C.没有影响 5．（2024秋•潍坊期末）某同学用“插针法”测定一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和B、顶角大小为θ）的折射率。步骤如下： ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交ab于O点； ②将玻璃砖侧面A沿ab放置，并确定侧面B在白纸上的位置ef，cd与ef相交于O′点； ③调节激光器发射角度，使激光沿cd方向从O点射入玻璃砖； ④通过观察光路上插入的大头针来确定出射光路。 （1）关于本实验操作，下列说法正确的是 　　 　　 　 ； A．确定位置ef时，可直接用铅笔沿侧面B画出一条直线 B．插好的大头针应与纸面垂直 C．确定出射光路时，只需在侧面B外插入一个大头针 （2）撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α（锐角），则玻璃砖折射率 n＝ 　 　 　　 　（用α、θ表示）； （3）在另一次实验操作中，该同学换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃砖，重复上述操作，发现在ef边一侧始终找不到出射光线，其可能的原因是 　　 　　 　 　 （写出一条即可）。 6．（2025秋•天心区校级期中）同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示。 （1）下列说法正确的是　　 　　 　　 。（填序号） A.实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线 B.为了减小作图误差，大头针P1、P2和P3、P4之间的距离应适当大些 C.测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法” D.若光线的入射角θ1较大，有可能在矩形玻璃砖bb′一侧就看不到P1、P2的像（发生了全反射） （2）一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb′比实际向外侧平移了一些（如图乙所示），其他操作均正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率 将　　 　 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （3）一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图丙所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃砖的折射率n＝　 　　 （用测量的字母表示）。 考点2用双缝干涉实验测量光的波长 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 7．（2025•江西模拟）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按要求安装在光具座上，如图甲所示。 （1） 测量过程中，图甲中遮光筒上方①号装置为拨杆，其作用为调节单缝与双缝的角度使其 相互 　　 　 　 （选填“平行”或“垂直”）。 （2）图甲中②号装置的名称是 　　 　 （选填“光屏”或“目镜”）。 （3）将测量头的分划板中心刻线与图乙中亮条纹A中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与亮条纹B中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示，则相邻亮条纹的间距为 　　 　　 mm（结果保留3位有效数字）。 （4）若双缝间距d＝0.4mm，光屏与双缝间的距离为L＝1m，则所测光的波长为 　　 　　 nm。 8．（2025•衡水模拟）某实验小组利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。 （1）装置中的元件A、B、C分别为　　 　 。 A．滤光片、双缝、单缝 B．滤光片、单缝、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 （2）若从目镜中观察到的条纹如图乙所示，应为实验时忘记加装元件　 　　 （填正确选项的字母）； A．光源 B．单缝 C．双缝 （3）若将光源改为激光，实验时用不到的元件有　 　 和　 　（填正确选项的字母）。 A．滤光片 B．单缝 C．双缝 9．（2025•河南模拟）现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图中所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 （1）将白光光源C放在光具座最左端，然后依次放置其他光学元件，则由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序是C、　 　 　 、　　 　 　 、　　 　　 A。 （2）将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为　　 　　 mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为　　 　 mm。 （3）已知双缝间距d为2.0×10﹣4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝　 　　 ，求得所测红光的波长为　　 　 nm。 10．（2024秋•临沂期末）如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互　　 　　 放置（选填“垂直”或“平行”）。 （2）在某次测量某种单色光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐，手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，此时的示数为　　 　　 mm。 （3）已知双缝间距为0.3mm，屏离双缝距离为1.2m，则这种光的波长是　 　 m（保留2位有效数字）。 11．（2025秋•湖北期中）“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图所示。 （1）下列说法中正确的一个选项是（　 　　 ） A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏的中心时，应放上单缝和双缝 B．通过调节拨杆（图中没有画出），使单缝和双缝平行，且通过目镜可以观察到干涉条纹 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距 （2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为　　 　　 mm； （3）若相邻亮纹的间距为Δx，双缝与屏的距离为L＝0.7m，双缝间距为d＝0.2mm，则求得光的波长λ＝　　 　 m。（结果保留三位有效数字） 12．（2025秋•铜山区期中）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。 （1）滤光片应安装在图中　　 　 位置。 A．A装置左边 B．A、B两装置之间 C．B、C两装置之间 （2）实验中发现，观察到的干涉条纹较模糊，要使条纹变清晰，可采取的措施是　 　 。 A．旋转测量头 B．减小单缝与双缝间距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行 （3）该同学测得图示装置中A、B、C、D、E各装置之间的距离分别为L1、L2、L3、L4，又测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心的距离为a。已知单缝宽度为d1，双缝间距为d2，则该单色光波长的表达式为　 　 （用题中字母表示）。 13．（2025秋•锡山区校级期中）（1）如图甲：在托马斯•杨双缝干涉实验中，调整仪器，从目镜中观察到似向分布的干涉条纹 　　 　　 。 A.若单缝和双缝不平行，在屏上将不会产生干涉条纹 B.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到横向分布的干涉条纹 C.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到干涉条纹充度变暗 D.若在遮光筒内充满折射率较大的透明介质，从目镜中将观察到干涉条纹变密集 （2）如图乙，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行 　 　 。 A.仅旋转双缝 B.仅旋转单缝 C.仅前后移动凸透镜 D.仅旋转测量头 （3）实验中已知双缝间的距离d＝0.4mm，双缝到光屏的距离L＝1.6m，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图丙所示为2.332mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条充条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示为 　 　 mm，则这种单色光的波长为　 　 m（最后一空结果保留两位有效数字）。 （4）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距 　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 14．（2025秋•上城区校级月考）如图所示，某同学想用插针法测一玻璃砖的折射率。 （1）他找来一等腰直角三角形玻璃砖，操作方法如下： ①在白纸上画一条直线AA′，并画出其垂线BB′，交于O点； ②将玻璃砖的一个直角面沿AA′放置，并确定斜面所在的直线CC′；确定CC′时　 　　 （填“可以”、“不可以”）直接用铅笔贴着玻璃画线。 ③直线BB′和CC′交于一点O′； ④在BB′上竖直插上大头针P1和P2，从斜面一侧透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住　　 　 （选填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虚像； ⑤撤去玻璃砖和大头针，连接P3和O′得到出射光线，测得出射光线与直线CC′的夹角为α，则玻璃砖的折射率为　 　　 。 A.sinα B.cosα C.sin（α） D. （2）如果该同学正确画好了玻璃砖的边界，但是在实验操作过程中，将玻璃砖水平向右平移了少许，则折射率的测量值　　 　　 真实值（选填“大于”、“小于”或者“等于”）。 15．（2025春•江门期末）某同学利用图a示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作正确的是（ 　 　 ） A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （2）实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数x1＝4.900mm；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数x2如图b所示，则x2＝ 　　 　　 mm； （3）已知双缝间的距离d＝0.3mm，双缝到毛玻璃屏的距离l＝120.00mm，则可得这种光的波长λ ＝ 　 　 m（计算结果保留3位有效数字）； （4）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图c所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx，则波长λ的测量值 　 　 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $