实验：测量玻璃折射率、用双缝干涉测量光的波长 期中复习专项训练-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

《人教版高二物理选择性必修第一册第四章光期中复习之光学实验专项训练》参考答案 1．(1)C (2)1.5 (3)偏小 【详解】（1）A．若P1、P2的距离较大时，只要操作无误，通过玻璃砖也会看到P1、P2的像，A错误； B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN＇的夹角大小要适当，不能过大过小，B错误； C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，这样可更准确的确定光线的方向，C正确； D．因光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，则光线不可能在下表面发生全反射，即若 P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时也不可能在bb'面发生全反射，D错误。 故选C。 （2）折射率 （3）某同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示 实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小。 2．(1)和、的像 (2) (3)AB 【详解】（1）在上、位置竖直插两个大头针，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使挡住，插上大头针，让挡住、的像，然后再插上大头针挡住和、的像。 （2）设圆的半径为R，则折射率 （3）AB．AB选项光路图如下 由图可知两图的折射角不变，则不会产生误差，故AB正确； CD．CD选项光路图如下 由图可知C图中折射角偏大，则折射率偏小，D图中折射角偏小，则折射率偏大，故CD错误。 故选AB。 3．(1)C (2)大 (3)1.5 (4)偏小 【详解】（1）A．手拿光学元器件时切忌用手触摸“工作面”，以防脏污甚至腐蚀光学面造成永久的损坏，故A错误； B．为减少测量误差，入射角应适当大一些，即的连线与法线的夹角应尽量大些，故B错误： C．为了减小作图误差，将出射光线确定得更准确些，和的距离应适当取大些，故C正确： D．测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面不平行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故D错误。 故选C。 （2）如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量，宽度越大，出射光线的侧位移越大，折射角的测量越准确，故为了减小误差应选用宽度大的玻璃砖来测量。 （3）根据折射率定义公式有 代入数据可得玻璃砖的折射率为 （4）如图为在图中分别做出的实际光路图（图中实线）和以、为界面，以大头针留的痕迹作出实验光路图（图中虚线） 比较实际光路图的折射角与实验图的折射角关系，可知折射角测量值偏大，则折射率偏小。 4．(1)BD (2)B (3)等于 【详解】（1）AB．光沿直线传播，两点确定一条直线，让同时挡住、的像，保证入射光线是唯一的且过、，故A错误，B正确； CD．同理挡住和、的像，保证从玻璃砖出来的光线是唯一的且过、，最后使四个点在同一条光线的传播路径上，故C错误，D正确。 故选BD。 （2） 依据光的折射定律，及玻璃砖上下表面平行，那么出射光线与入射光线相互平行，因此第四枚大头针应在图甲中的位置B处。 （3）玻璃砖的两个光学面和不平行，则出射光线与入射光线一定不平行，根据折射定律 入射角和折射角测量依然准确，可知测量值等于真实值。 5．(1)5.00 (2)1.8 (3)偏大 【详解】（1）图甲可知，该游标卡尺精度为0.1mm，则球体直径 （2）如图所示 设光线由A点射入，入射角为，折射角为，几何关系可知， 因为， 折射率 （3）若实际操作中，小凯最终调到的水平光线从球体内出射时的位置相对P点向上偏了一点，则会造成d偏小，即AP偏大，n的测量值偏大 6．(1) (2)偏大 【详解】（1）玻璃砖的折射率可表示为 （2）若该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式可知，测得玻璃砖的折射率将偏大。 7． 1.51 【解析】【小题1】[1]折射率 [2]代入数据得 8．(1)A (2)B (3) 0.640/0.641 10.293/10.294/10.295 536 【详解】（1）为了得到单色相干光源，需在灯泡光源后加装滤光片得到单色光源，所以②是滤光片，其次是单缝、双缝。 故选A。 （2）A．根据可知增大单缝到双缝的距离，并不能增大亮纹间距，A错误 B．根据可知增大双缝到屏的距离L，可以增大亮纹间距，B正确： C．根据以及红光波长大于绿光波长，可知将滤光片换成绿光后减小，会减小亮纹间距，C错误； D．根据可知增大双缝间距d，会减小亮纹间距，D错误。 故选B。 （3）[1]由螺旋测微器读数规则可知主尺刻度0.5mm，螺旋分尺刻度为 所以图甲的示数为 [2]由螺旋测微器读数规则可知主尺刻度为10mm，螺旋分尺刻度为 所以图乙的示数为； [3]根据题意可知，亮纹间距为 根据 可得 9．(1)D (2) (3)大于 【详解】（1）由题意可知，干涉条纹由图乙变为图丙，相邻亮条纹中心间距变小。 A．根据可知，换用长度更长的遮光筒，即变大，相邻亮条纹中心间距变大，故A错误； B．相邻亮条纹中心间距与单缝到双缝的距离无关，故B错误； C．根据可知，换用间距更小的双缝，即变小，相邻亮条纹中心间距变大，故C错误； D．根据可知，红色滤光片换成紫色滤光片，即变小，相邻亮条纹中心间距变小，故D正确。 故选D。 （2）相邻亮条纹中心间距为 根据 可得该单色光的波长为 （3）测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，相邻亮条纹中心间距实际值与测量值的关系为 根据 可知波长的测量值大于实际值。 10．(1)D (2)C (3)1.725 (4) 【详解】（1）若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。 故选D。 （2）M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故选C； （3）该干涉条纹位置是1.7cm+0.05mm×5=1.725cm。 （4）条纹间距为 根据，可得 11．(1)B (2)B (3) 15.6 【详解】（1）M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。 故选B。 （2）A．根据条纹间距公式，可得 若测量过程中，把6个条纹间距数成5个，则测量值偏大，会导致波长测量值偏大，故A错误； B．若将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，则L增大，根据可知，相邻两条亮条纹中心的距离增大，故B正确； C．若将滤光片向右平移一小段距离，d、L、均不变，则不变，故相邻两条亮条纹中心的距离不变，故C错误； D．若在遮光筒内充满折射率较大的透明介质，根据 可知介质中的波长减小，则减小，故相邻两条亮条纹中心的距离减小，故D错误。 故选B。 （3）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知读数为 [2]根据条纹间距公式，可得 其中 代入数据可得 12．(1)丙 (2)D (3) 9.6 6.2×10−4 【详解】（1）忘记放置双缝，则发生的是光通过单缝后的衍射现象，则通过目镜看到的是衍射图样，应为图丙。 （2）两位同学均利用红光做双缝干涉实验，两次的条纹间距不同，根据 可知双缝到毛玻璃屏的距离或双缝间距可能不同。 故选D。 （3）[1]手轮上的整毫米数为9mm，第6条刻度线与主尺上的刻度线对齐，故手轮上的读数为 [2]第1条亮条纹与第5条亮条纹共有4个条纹间距，则相邻亮纹的中心距离为 根据可知，可得波长为 13．(1)AD (2)1008nm 【详解】（1）A．实验中，单缝和双缝必须平行，故A正确； B．由 可知，不需要测定单缝到光屏的距离，故B错误； C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故C错误； D．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，故D正确。 故选AD。 （2）由 解得 根据螺旋测微器的读数规则可知A条纹位置刻度为，B条纹位置刻度为，则条纹间距 代入数据，可得红光的波长 14．(1) 111.15 115.45 (2)大于 【详解】（1）[1]游标卡尺的精确度为0.05mm，图（b）的读数为 [2]图（c）的读数为 [3] 相邻条纹间距为 根据 可得该光的波长为 （2）测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，实际值 故可知测量值大于实际值；由可知波长的测量值大于其实际值。 15．(1)Q (2)丙 (3)520 【详解】（1）双缝实验原理图，如图所示。 题干中所给光源为单色光源，所以不需要滤光片，则根据先后顺序，为单缝挡光片，为双缝挡光片。 （2）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离 其中，为两缝到屏的距离，为两缝的间距，为光波的波长。 对于题干中的红光和绿光，、一样， 所以 乙图为绿光，丙图为红光。 （3）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离 代入数据得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版高二物理选择性必修第一册第四章光期中复习之光学实验专项训练（测量玻璃折射率、用双缝干涉实验测量光的波长） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、测量玻璃折射率 1．在“测玻璃的折射率”实验中 (1)如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是（　　） A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN/的夹角应尽量小些 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些 D．若 P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像 (2)该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P1O、折射光线OO'的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN＇的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，测得所需数据分别为AC=1.68cm 和 BD=1.12cm，则该玻璃砖的折射率数值为___ (3)在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，某同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系如图所示，其它操作均正确，且以aa'、bb'为界面画光路图，则该同学测得的折射率与真实值相比____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 2．如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，先在白纸上画一条直线，画出一直线代表入射光线，让玻璃砖的一个面与直线重合，再画出玻璃砖另一个面所在的直线，然后画出过点的法线。 (1)在上、位置竖直插两个大头针，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使挡住，插上大头针，让挡住、的像，然后再插上大头针挡住___________的像。 (2)连接、并延长与交于点，连接。为了便于计算折射率，以为圆心适当的半径画圆，过、两点分别向法线作垂线和，并用刻度尺测出和的长度分别为和，折射率n=___________（用、表示）。 (3)在确定玻璃砖边界线时，下列哪些错误会导致折射率的测量值不变___________。 A．（玻璃砖下移） B．（玻璃砖上移） C．（两直线间距宽于玻璃砖宽度） D．（两直线间距窄于玻璃砖宽度） 3．在“测玻璃的折射率”实验中： (1)如图1，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是_______。 A．若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量 B．为减少测量误差，的连线与法线的夹角应尽量小些 C．为了减小作图误差，和的距离应适当取大些 D．界面一定要与平行，否则会有误差 (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_______（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。 (3)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图像如图2所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于___________。 (4)如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画斜了。若其他操作正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 4．如图所示，某同学在“测定玻璃折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，为直线与的交点，在直线上竖直地插上、两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有________； A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住、的像 C．插上大头针，使仅挡住的像 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)如图是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针最可能插在图中的位置是________；（选填“”、“”或“”） (3)如果玻璃砖的界面和不平行，仍然用这种方法测玻璃折射率，在操作完全正确的情况下，测量值将________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 5．小凯同学家有一个摆件上挂着一个球形透明物，为了弄清这个球形物体的材质是什么，小凯设计了一个实验来测定该球体的折射率。 (1)小凯同学先用游标卡尺测量球体的直径D，测量结果如图甲所示，球体直径_______ cm； (2)图乙是小凯同学设计的实验原理图，他将该球体固定在水平桌面上，找来一支激光笔，射出一束沿水平方向的红色激光照在球体上，调整水平激光的高度，当看到光线在进出球体时没有发生偏折时，说明激光通过了球体的球心（如图中MN），在球体上光线出射的位置做一个记号（图中P点）。将激光笔竖直向上移动，保持入射光线水平，当光线经球体发生折射后恰好能从P点射出时，将激光笔固定，测量得到该过程中光线向上移动的距离为。根据所测数据可求得球体的折射率为________（，计算结果保留两位有效数字）； (3)若实际操作中，光线经球体折射后，从球体出射时的位置相对P点向上偏了一点，小凯仍按照（2）中原理计算折射率，实验结果将___________（填“偏大”、“偏小”或“没有影响”）。 6．如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中M为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。 (1)为较方便地表示出玻璃砖的折射率，可以选择用刻度尺测量下列长度中的一部分：AB的长度为x1，CD的长度为x2，AO的长度为x3，DO的长度为x4，则玻璃砖的折射率可表示为n=______； (2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 7．某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下： a.激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点和激光笔出光孔Q的位置； b.将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用铅笔在白纸上标记玻璃砖的边界； c.用刻度尺测量PM和OM的长度和，测得； d.移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图所示。利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n=_______；由测得的数据可得折射率n为_______（结果保留3位有效数字）。 二、用双缝干涉实验测量光的波长 8．如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。 (1)图中①是小灯泡光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是_________ A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 (2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离：_________ A．增大③和④之间的距离 B．增大④和⑤之间的距离 C．将红色滤光片改为绿色滤光片 D．增大双缝之间的距离 (3)在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图甲所示，然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图乙所示，这两次示数依次为_________mm和_________mm，由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_________（结果保留整数位） 9．某小组用如图甲所示的双缝干涉实验装置测定光的波长。 (1)某同学在实验过程中干涉条纹由图乙变为图丙，他的操作可能是（　　） A．换用长度更长的遮光筒 B．增大单缝到双缝的距离 C．换用间距更小的双缝 D．红色滤光片换成紫色滤光片 (2)在测定某单色光波长的实验中，测得光源到双缝间距为L1，双缝到光屏间距为L2，单缝宽为d1，双缝间距为d2，测得连续五条亮纹位置，其中第一条纹位置为x1，第五条纹为x5（x5>x1），则该单色光的波长为=___________。 (3)某同学观察到如图所示图像，即分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，在这种情况下测出干涉条纹的间距，则波长的测量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 10．某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 (1)如图乙所示，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，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 (2)M、N、P三个光学元件依次为______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (3)在用游标卡尺测定某干涉条纹位置时，得到卡尺上的示数如图所示，则该干涉条纹位置是______cm。 (4)在测定某单色光波长的实验中，测得光源到单缝间距为，单缝到双缝间距为，双缝到光屏间距为，单缝宽为，双缝间距为，测得连续五条亮纹位置，其中第一条纹位置为，第五条纹位置为，则该单色光的波长为______（答案选用，，，，，，表示）。 11．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件从左到右依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图所示。 (1) M、N、P三个光学元件依次为( ) A．双缝、滤光片、单缝    B．滤光片、单缝、双缝    C．单缝、双缝、滤光片 (2)关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A．若测量过程中，把6个条纹间距数成5个，会导致波长测量值偏小 B．若将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两条亮条纹中心的距离增大 C．若将滤光片向右平移一小段距离，相邻两条亮条纹中心的距离增大 D．若在遮光筒内充满折射率较大的透明介质，相邻两条亮条纹中心的距离增大 (3)已知双缝间的距离，双缝到光屏的距离，实验中用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甲所示为11.1mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第7条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为________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）。 12．“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置示意图如图甲所示。 (1)实验中若仅忘记放置双缝，则通过目镜看到的图样应为___________（填“乙”或“丙”）图。 (2)两位同学均利用红光做双缝干涉实验，得到的干涉图样分别如图1、2所示，则他们在实验中___________（填选项标号）。 A．放置的单缝与双缝间的距离可能不同 B．使用的光源的光照强度可能不同 C．放置的光源到双缝的距离可能不同 D．放置的双缝到毛玻璃屏的距离可能不同 (3)已知双缝间的距离为d=0.20mm，双缝到毛玻璃屏的距离为l=75.0cm，当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时，手轮上的读数为0.3mm，当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时，手轮上的示数如图4所示，则读数为___________mm；由以上已知数据和测量数据可知，该红光的波长为___________mm（结果保留两位有效数字）。 13．某物理兴趣小组的同学利用如图（a）所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图（b）是红光产生的干涉条纹，图（c）是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度。 (1)下列说法正确的是_____（填标号）. A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行 B．实验中还需测出单缝到光屏的距离 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大 D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小 (2)已知双缝到光屏的距离，双缝间距，相邻两亮条纹中心间距为，则所测红光波长约为________ . 14．某物理兴趣小组在用如图所示的双缝干涉实验装置测定光的波长实验中，通过目镜成功观察到光屏上的干涉条纹。 (1)已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图（a）所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图（b）所示（箭头处对齐），则其示数为___________；在B位置时游标卡尺如图（c）所示（箭头处对齐），则其示数为___________。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为___________m（此空保留两位有效数字）。 (2)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图（d）所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距时，测量值___________（选填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 15．“用光传感器做双缝干涉的实验”装置图如图甲所示，光传感器可以把光的强度在轴上各点分布情况，通过计算机显示成图像。 (1)双缝挡光片应该是图甲中__________（填“”或“”）。 (2)光源有红光和绿光两种，其中红光在计算机屏幕上显示的图像是__________（填“乙”或“丙”） (3)某次实验中，已知双缝间距为，双缝到光传感器间的距离为，计算机上显示第1条明条纹中心的横坐标为，第5条明条纹中心的横坐标为，由以上数据可测得该单色光的波长是__________（保留三位有效数字）。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $