13.3 实验：测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦光学实验双核心，以问题链驱动科学探究，融合实验操作与数据处理，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |测量玻璃的折射率|5题|含插针法、半圆柱玻璃砖等方案，涉及误差分析与条件控制|从折射定律到实验方案设计，构建"原理-操作-数据-误差"完整逻辑链| |双缝干涉测光波长|6题|涵盖仪器调节、多条纹测量、波长计算，结合条纹变化分析|基于干涉公式，形成"装置原理-参数测量-结果计算-现象解释"递进关系|

13.3实验：测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长专项训练 2027届高考物理一轮复习 一、实验题 1．某实验兴趣小组用两块玻璃板、垫片和CCD器件测量光的波长及介质折射率。在玻璃板上端放置垫片，下端紧靠在一起，构成一个“V”形槽，并将“V”形槽前后两侧密封，其截面图如图所示，截面两边夹角很小且边长相等，实验步骤如下： A．用刻度尺测量两玻璃板交点到上端的距离； B．用螺旋测微器测量垫片的厚度； C．将槽固定，使右侧玻璃板竖直，让一束平行激光水平入射，在入射侧利用CCD器件采集条纹图像，利用数字图像处理技术获得相邻两亮条纹间的距离为； D．将未知液体注入槽内，使其充满容器，再次测量相邻两亮条纹间的距离为。 请回答以下问题： (1)实验所用激光的波长为________（用实验测得数据符号表示）； (2)未知液体的折射率为________（用实验测得数据符号表示）； (3)注入液体后，观察相邻两亮条纹间距________（选填“变大”“变小”或“不变”），要使条纹间距便于测量，可采取的措施是________。 2．某同学要测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验装置如图所示，实验步骤如下； 步骤1：光屏MN与玻璃砖的直径AB垂直放置。描出玻璃砖及光屏的边界，玻璃砖的圆心O、直径AB以及AB的法线； 步骤2：调节激光器，使入射的红光光线PO从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，适当调节入射角度，可以在光屏MN上看到两个亮点C、D（不考虑AB弧面上的反射），描下两个亮点C、D的位置； 步骤3；用刻度尺测量得到О到C、D两点的距离分别为4.80cm和3.00cm。 (1)根据以上数据可以得到该玻璃砖对红光的折射率为________。 (2)若仅将上述红光改为绿光，其他条件均不变，则CD距离将会________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)该小组在实验过程中，若让光屏MN上由两个亮点变为只出现一个亮点，他可以采取的措施是________________________________。 3．在“测定玻璃的折射率”的实验中，小明在水平木板上放纸，按玻璃砖的宽度在白纸上画两条平行线，玻璃砖依线置于纸面上。如图所示，在玻璃砖的一侧垂直于纸面插入两枚大头针a、b，其连线与玻璃砖表面成一定角度。 (1)小明接下来完成的必要步骤有________ A．插上大头针c，使c仅挡住b的像 B．插上大头针c，使c挡住a和b的像 C．插上大头针d，使d仅挡住c的像 D．插上大头针d，使d挡住c和a、b的像 (2)能减小实验误差的操作有________ A．a、b及c、d之间的距离尽量靠近些 B．将大头针竖直插入木板 C．选择宽度较大的玻璃砖 D．插针时尽量使入射角小一些 (3)小华同学在白纸上画平行线时，不小心将一条平行线的间距画得比玻璃砖宽度略大，如图所示，则测得的折射率________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 4．某学习小组用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射率。图甲为该玻璃砖的截面图，三角形的顶角。 (1)实验步骤如下： ①在水平放置的木板上铺一张白纸，在白纸上画一条直线，并画出其垂线； ②将较长的直角边沿放置，并根据玻璃砖的另外两个光学面、，在白纸上描出玻璃砖的轮廓，俯视图如图乙所示； ③在面左侧的直线上竖直插上大头针、，从AC侧透过玻璃砖观察、，插上大头针，要求能挡住____（填“”“”或“和”）的虚像； ④要确定出射光线的位置，____（填“必须”或“不必”）插第四枚大头针； ⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线的夹角为，则玻璃砖的折射率_______。（结果可带根号） (2)描绘出玻璃砖的轮廓后，玻璃砖的位置发生了微小的平移（移至图丙中的虚线处，底边仍与之前的位置在同一直线上），但是该同学并未发现，仍然按照操作步骤③插上大头针，在测量时他仍将图丙中实线处作为实验中玻璃砖所处位置，则由此得到的该玻璃砖折射率的测量值____（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 5．用如图甲所示插针法“测玻璃的折射率”实验中：如图乙所示，某同学按照如下方法处理数据：以点为圆心，为半径作圆，与折射光的交点为，过点向两介质的交界面作垂线，垂足为，的延长线交于，记。再以点为圆心、为半径作圆。可知该玻璃的折射率的测量值______。（用、表示） 6．如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图。 (1)在实验中，能观察到清晰的干涉条纹，单缝和双缝应该相互________（选填“垂直”或“平行”）放置。 (2)某同学使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。现仅改变一个实验条件，关于实验的操作和光屏上出现的现象的叙述，下列说法正确的是________。 A．仅增大M到双缝的距离，从目镜视野中观察到的条纹数目增加（即减小条纹间距） B．仅换用红色的滤光片，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 C．仅换用更长的遮光筒，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 D．仅换用间距更大的双缝，从目镜视野中观察到的条纹数目增加 E．仅去掉滤光片，从目镜视野中观察不到干涉现象 7．某物理兴趣小组用如图甲所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。 (1)下列说法正确的是______（填正确选项的字母）。 A．单缝必须调节到与双缝平行 B．单缝和双缝的位置可以互换 C．光源发出的光必须为单色光 (2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹（记为第1条亮条纹）中心对齐，对应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4条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，则此时的示数为______mm。已知该装置中双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏的距离L=1m，由以上测量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）。 (3)若增大单缝与双缝间的距离，则条纹间距将________（填“增大”“减小”或“不变”）。若增大双缝与光屏间的距离，则条纹间距将________（填“增大”“减小”或“不变”）。 8．可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长。 (1)已知双缝之间的距离为0.6 mm，双缝到屏的距离为1.5 m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm，在B位置时读数如图丙所示，为________mm，则该绿光的波长为________nm（计算结果保留三位有效数字）； (2)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长（红光为625 nm、黄光为570 nm）。图（a）、（b）、（c）是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________（选填a、b或c）。 9．某同学利用双缝干涉实验测量某单色光的波长，实验装置如图1所示。 (1)对于光具座上的光学元件，下列说法正确的是_________（多选）。 A．透镜是凹透镜，作用是使射向单缝的光更集中 B．可通过调节拨杆，使得干涉条纹更加清晰明亮 C．更换滤光片后目镜中观察到的各条纹位置不变 D．将小灯泡换成激光光源，移除透镜、滤光片、单缝后仍可观察到干涉条纹 (2)分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为_________mm。 (3)已知双缝间距为d，双缝到毛玻璃的距离为l，如图3分划板中心刻线对准e位置时手轮的示数记作，继续转动手轮，分划板中心刻线对准f位置时手轮的示数记作x2（），则所测单色光的波长_________（用题中所给物理量的符号表示）。 10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。 (1)M、N、P分别是________（填字母标号）。 A．滤光片、单缝、双缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．单缝、双缝、滤光片 (2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准时，手轮的读数如图丙所示，________mm。 (3)若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长________。（用、、和表示） 11．如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验装置。采用的双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L。 (1)实验装置中拨杆的作用是________； A．拨动拨杆，调节单缝和双缝平行 B．拨动拨杆，调节双缝和单缝平行 (2)若实验调整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（如图乙所示），此时测量头上游标卡尺的读数为；接着转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐（如图丙所示），此时测量头上游标卡尺的读数为，且有，则入射的单色光波长的计算式________（用题中给出的字母L、d、、表示）。 参考答案 1．(1) (2) (3) 变小 减小垫片的厚度 2．(1)1.6 (2)变小 (3)增大入射角 3．(1)BD (2)BC (3)偏小 4．(1) 和 不必 (2)小于 5． 6．(1)平行 (2)D 7．(1)A (2) 15.6 (3) 不变 增大 8．(1) 6.526/6.527/6.528 540 (2)c 9．(1)BD (2)3.185/3.184/3.186 (3) 10．(1)A (2)4.595 (3) 11．(1)A (2) 学科网（北京）股份有限公司 $