第37讲 光学实验（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理讲义聚焦光学实验高考核心考点，涵盖测定玻璃的折射率和双缝干涉测量光的波长，按命题规律构建知识框架，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生系统掌握实验原理、数据处理及误差分析，体现复习的系统性和针对性。 讲义突出科学探究与科学思维，如测定折射率采用单位圆法简化计算，双缝干涉通过多条纹间距测量减小误差，培养学生模型建构与数据处理能力。设置分层练习和真题溯源，助力学生高效突破难点，为教师把控复习节奏提供清晰指导，提升应考能力。

第37讲 光学实验 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 测定玻璃的折射率 知识点1 测量玻璃的折射率 考向1 测量玻璃的折射率 考点二 用双缝干涉实验测量光的波长 知识点1 用双缝干涉实验测量光的波长 考向1 用双缝干涉实验测量光的波长 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 测定玻璃的折射率 黑吉辽蒙联卷11T,8分 考情分析 题型与考向：光学实验是新高考必考实验，命题聚焦两大经典实验：测定玻璃的折射率和用双缝干涉测量光的波长； 情境与立意： 1. 生活应用情景：利用折射原理测量液体折射率、薄膜干涉检查工件平整度。 2. 经典探究实验情景：插针法测定玻璃的折射率、双缝干涉测量光的波长。 3.科技探究类情景：利用双缝干涉测量激光波长、光学镜片厚度测量。 复习目标 1. 掌握核心实验原理，识别实验装置各部分作用，记住基本操作要求。 2. 会处理实验数据 ，能根据数据绘制图像，并推导出相关结论。 3. 能分析常见误差并正确处理。 4. 能解决创新情景问题。 思维建模·脉络梳理 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 测定玻璃的折射率 知识点1 测定玻璃的折射率 知●识●解●构 一、实验目的 1.测定玻璃的折射率。 2.学会用插针法确定光路。 二、实验原理 当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据 n＝算出玻璃的折射率。 三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器（或圆规）、三角板、铅笔。 四、实验步骤 1.把白纸铺在木板上并用图钉固定。 2.如图所示，在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。 3.把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用三角板画出玻璃砖的另一边bb′。 4.在线段AO上 竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5.从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住 P3本身及P1、P2的像。 6.移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内的折射光线。∠AON为入射角θ1，∠O′ON′为折射角θ2。 7.用量角器量出入射角和折射角，查出它们的正弦值，并记录数据。 8.改变入射角的大小，重复以上实验。 五、数据处理 1.计算法 算出入射角不同时的，并取平均值，得到折射率。 2.图像法 对于测出的多组θ1和θ2，作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知图像应为过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。 3.单位圆法 以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′。如图所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝，只要测出EH、E′H′的长度就可以求出折射率n。 六、注意事项 1.实验时，将大头针尽可能竖直地插在纸板上，并且使P1与P2之间、P3与P4之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。 2.入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定P3、P4的位置。 3.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖当尺子画界线。 4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 5.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。 七、实验原理和实验过程的创新 1.利用本实验的方法还可以测量其他物质的折射率。 2.可以利用全反射的方法测物质的折射率。 考●向●破●译 考向1 测量玻璃的折射率 例1 （25-26高二下·辽宁营口）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，在A、B、C、D四点分别插上P1、P2 、 P3和P4四枚大头针，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a'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，其他操作均正确，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”）。 【答案】(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。 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·辽宁沈阳）在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的AC边与BD边相互平行，AB边与CD边不平行，如图所示。 (1)以入射点O为圆心，以R=5 cm为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OO′的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68 cm，FE=1.12 cm，则该玻璃砖的折射率________。 (2)下列操作可以减小实验误差的是（　　） A．适当增大大头针P1、P2的间距 B．选择玻璃砖相互平行的两边来测量 C．选用尽可能细的笔画线 D．使PO的入射角接近90° (3)某同学突发奇想用两块同样的玻璃直角三角形棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是（　　） A．P3、P6 B．P3、P8 C．P5、P6 D．P7、P8 【答案】(1)1.5 (2)AC (3)C 【详解】（1）根据折射定律有 由几何关系可知，入射角的正弦值 折射角的正弦值 代入数据得 （2）A．大头针P1和P2之间的距离适当大些时，由距离误差引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些，故A正确； B．用插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故B错误； C．为了准确作出入射光线和折射光线，应选用尽可能细的笔画线，故C正确； D．为了减小测量的相对误差，选择的入射角尽量大些，效果会更好，但不是接近90°，故D错误。 故选AC。 （3）画出光路图如图所示 根据光路图可知，经过P1、P2的光线经左侧玻璃砖折射后向下偏折，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，则图中右边的插针应是P5、P6。 故选C。 【变式训练2·变情境】（2026·山东日照·三模）某学习小组为测量半圆形玻璃砖的折射率，操作如下： ①将光屏与半圆玻璃砖放置在水平桌面上，光屏与玻璃砖直径垂直并相切于点。 ②做出过点的法线。 ③一束单色光从空气射向圆心后，在光屏上形成两个光斑和，如图所示。记录光斑和的位置，撤去玻璃砖，测得和的长度分别为和。 回答下列问题： (1)根据以上测量的物理量，可得玻璃砖的折射率________（用、表示）。 (2)缓慢增大入射角，光斑________消失（选填“会”或“不会”）。 (3)实验过程中，若不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度，则折射率的测量值________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 【答案】(1) (2)不会 (3)偏大 【详解】（1）设玻璃砖半径为，入射角为，折射角为。由几何关系可知，反射光斑满足，折射光斑满足 根据折射定律 代入得 （2）光从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，并且折射光线经过圆心，一定会从半圆形玻璃砖射出，故光斑不会消失。 （3）不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度，会使b的测量值偏大，而a的测量值偏小，所以折射率偏大。 考点二 用双缝干涉实验测量光的波长 知识点1 用双缝干涉实验测量光的波长 知●识●解●构 一、实验目的 1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 2.观察白光和单色光的双缝干涉图样。 3.测量单色光的波长。 二、实验原理 相邻两条明条纹间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为Δx＝λ。 三、实验器材 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。 四、实验步骤 1.安装仪器 （1）将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 （2）接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光。调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 （3）安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。 2.观察与记录 （1）调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹。 （2）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 （3）调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离Δx＝。 （4）换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。 3.数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式λ＝Δx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值。 五、教材原型实验及创新提高 注意事项 1.安装时，注意使光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝，双缝平行且间距适当。 2.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 3.不要直接测Δx，要测几个条纹的间距，计算得Δx，这样可以减小误差。 特别提醒：（1）实验中滤光片的作用是获得单色光，要测量某种单色光的波长，实验中必须使用滤光片。 （2）照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。 考向1 用双缝干涉实验测量光的波长 例1 （25-26高二下·辽宁）现用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以________。 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．使用双缝之间的距离更大的双缝 (2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有10分度。某同学调整手轮使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，此时测量头上游标卡尺的读数为2.7 mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，则读数为________mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长________nm（保留3位有效数字）。 (3)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有________。 A．“卡文迪什扭秤”的实验中测定万有引力常数G的数值 B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量 D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量 【答案】(1)BD (2) 16.6 695 (3)D 【详解】（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小相邻亮条纹间距，根据条纹间距公式可知，故减小双缝到光屏的距离，增大双缝间的宽度，都减小相邻亮条纹间距。 故选BD。 （2）[1]10分度游标卡尺的精确值为，图乙的读数为 [2]相邻亮条纹间距为 又 可得所测光的波长为 （3）先测量n个条纹的间距再求出△x，属于放大测量取平均值，用的是累积法； A．“卡文迪什扭秤”的实验中测定万有引力常数G的数值，采用的是放大法，故A错误； B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用的是等效替代法，故B错误； C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，形变量是单独测量每个力对应的伸长量，不属于累积法，故C错误； D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量，属于放大测量取平均值，用的是累积法，故D正确。 故选D。 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·辽宁大连）如图甲为双缝干涉实验装置示意图。 (1)某次实验中，该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与条纹中心对齐，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与亮条纹中心对齐，测得、间距为。则形成此干涉图样的单色光的波长为__________（保留位有效数字）。 (2)若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中__________。 A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 (3)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 【答案】(1) (2)C (3)大于 【详解】（1）由得 据图乙，、间有个亮条纹，条纹间隔，则 代入解得（保留位有效数字） （2）滤光片的作用是获得单色光。取下滤光片后，光源为白光。白光干涉时，中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹，因此，目镜中可观察到彩色条纹。 故选C。 （3）如图丙所示，分划板中心刻线与干涉条纹方向成一夹角。在实际测量中，我们读取的是刻线在垂直于条纹方向上的移动距离。若刻线倾斜，相当于用斜边代替直角边，则实际移动的投影距离大于真实条纹间距，因此测量值大于实际值，故填大于。 【变式训练2·变情境】（25-26高二下·辽宁沈阳）“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示。 (1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点： A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置    B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关    D．干涉条纹的间距与光的波长有关 以上几点中，你认为正确的是__________。 (2)用带有游标卡尺的测量头测量相邻两条亮条纹间的距离。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹（将这一条纹确定为第1亮条纹）的中心，此时游标卡尺上的示数如图乙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第5条亮条纹的中心，此时游标卡尺上的示数情况如图丙所示，则图丙的示数__________。如果实验所用双缝之间的距离，双缝到屏的距离。根据以上数据可得出光的波长__________（保留1位小数）。 (3)丁图为实验装置简化示意图。为单缝，为双缝，屏上点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来点处的干涉条纹__________（“向上移动”“向下移动”“仍在点”） (4)戊图中目镜观察到的干涉条纹倾斜，__________（“会”或者“不会”）影响波长测量的结果。 【答案】(1)AD (2) 8.95 737.5 (3)向上移动 (4)不会 【详解】（1）A．为了获得清晰的干涉条纹，灯丝与单缝、双缝必须平行放置，故A正确； B．干涉条纹与双缝平行，不是垂直，故B错误； C．根据双缝干涉条纹间距公式，干涉条纹疏密与单缝宽度无关，与双缝间距、双缝到屏距离、光的波长有关，故C错误； D．由可知，干涉条纹间距与光的波长有关，故D正确。 故选AD。 （2）[1]图丙读数 [2]乙图读数 第1条到第5条亮纹间隔为个，故 已知，，由 得 （3）单缝向下偏离后，到双缝的光程不相等，原来点光程差为0（亮纹），现在也要总光程差为0，所以零级亮纹（原点的亮纹）会向上移动。 （4）干涉条纹倾斜时，相邻亮纹中心在测量方向（分划板移动方向）的距离差不变，测量得到的相邻条纹间距不受影响，因此不会影响波长的测量结果。 真题·实战演练 高频考点：测定玻璃折射率、用双缝干涉实验测量波长。 1．（2019·全国II卷·高考真题）某同学利用图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，该同学可__________； 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）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。 【答案】 B 630 【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确； （2）[2]由 得 （3）[3]所测单色光的波长 2．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 【答案】(1)B (2) (3) (4)21.3 【详解】（1）AB．实验中标记点和点是为了确定入射光线和折射光线的方向，点的位置可以选取入射光线上的任意位置，光线在玻璃砖中发生折射，玻璃砖上不能标记，只能标记光从玻璃砖中射出的点，故A错误，B正确； C．作圆弧时，半径的长度可以任意选择，再用几何关系得出入射角和折射角的正弦值的表达式即可，故C错误。 故选B。 （2）根据题图可得入射角正弦值的表达式为，折射角的表示为，则折射率为 （3）测距仪默认激光在真空中的速度c计算距离，激光往返，因此示数按计算。 （4）设实际深度为 水的折射率 激光往返时间 其中 测距仪示数 联立可得 即测距仪的示数接近，则符合他的推测。 3．（2025·福建·高考真题）某实验小组探究糖水折射率n随浓度的变化规律。主要装置包括激光器和长方体玻璃缸，玻璃缸正面内侧刻有水平、竖直标尺，如图（a）所示。实验操作过程如下： （1）调配一定浓度的糖水，注入水平放置的玻璃缸中。 （2）打开激光器，让激光紧贴玻璃缸正面内侧以一定入射角从空气折射入糖水。 （3）调整激光器，使入射点O处于竖直刻度尺的正后方，光路如图（b）所示，其中A点是入射光线与玻璃缸上边沿所在平面的交点，B点是折射光线与玻璃缸底部的交点，A、B点到法线的距离分别为，到液面的距离分别为。测得的值，并利用表达式________（用表示）求出糖水折射率。 （4）改变缸内糖水浓度，进行多次实验，将实验数据填入下表。 浓度/% 11.8 21.1 32.0 39.1 51.1 折射率n 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 （5）在图（c）给出的坐标纸上补上浓度的数据点。分析图中数据点，可知糖水折射率随浓度近似线性变化，绘制出“”图线________。 （6）由所绘图线可知，糖水浓度每增加10.0%，折射率增大________。（结果保留2位有效数字） 【答案】 0.020 【详解】（3）[1]设入射角为，折射角为，根据几何关系有， 根据折射定律 可得糖水的折射率为 （5）[2]将浓度的数据点为补在图上并绘制拟合直线，“”图线如图所示 （6）[3]由图线可知，图线斜率为0.20，即浓度每增加10.0%，折射率增大0.020。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 第37讲 光学实验 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 测定玻璃的折射率 知识点1 测量玻璃的折射率 考向1 测量玻璃的折射率 考点二 用双缝干涉实验测量光的波长 知识点1 用双缝干涉实验测量光的波长 考向1 用双缝干涉实验测量光的波长 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 测定玻璃的折射率 黑吉辽蒙联卷11T,8分 考情分析 题型与考向：光学实验是新高考必考实验，命题聚焦两大经典实验：测定玻璃的折射率和用双缝干涉测量光的波长； 情境与立意： 1. 生活应用情景：利用折射原理测量液体折射率、薄膜干涉检查工件平整度。 2. 经典探究实验情景：插针法测定玻璃的折射率、双缝干涉测量光的波长。 3.科技探究类情景：利用双缝干涉测量激光波长、光学镜片厚度测量。 复习目标 1. 掌握核心实验原理，识别实验装置各部分作用，记住基本操作要求。 2. 会处理实验数据 ，能根据数据绘制图像，并推导出相关结论。 3. 能分析常见误差并正确处理。 4. 能解决创新情景问题。 思维建模·脉络梳理 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 测定玻璃的折射率 知识点1 测定玻璃的折射率 知●识●解●构 一、实验目的 1.测定玻璃的折射率。 2.学会用插针法确定光路。 二、实验原理 当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据 n＝算出玻璃的折射率。 三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器（或圆规）、三角板、铅笔。 四、实验步骤 1.把白纸铺在木板上并用图钉固定。 2.如图所示，在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。 3.把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用三角板画出玻璃砖的另一边bb′。 4.在线段AO上 竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5.从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住 P3本身及P1、P2的像。 6.移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内的折射光线。∠AON为入射角θ1，∠O′ON′为折射角θ2。 7.用量角器量出入射角和折射角，查出它们的正弦值，并记录数据。 8.改变入射角的大小，重复以上实验。 五、数据处理 1.计算法 算出入射角不同时的，并取平均值，得到折射率。 2.图像法 对于测出的多组θ1和θ2，作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知图像应为过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。 3.单位圆法 以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′。如图所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝，只要测出EH、E′H′的长度就可以求出折射率n。 六、注意事项 1.实验时，将大头针尽可能竖直地插在纸板上，并且使P1与P2之间、P3与P4之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。 2.入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定P3、P4的位置。 3.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖当尺子画界线。 4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 5.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。 七、实验原理和实验过程的创新 1.利用本实验的方法还可以测量其他物质的折射率。 2.可以利用全反射的方法测物质的折射率。 考●向●破●译 考向1 测量玻璃的折射率 例1 （25-26高二下·辽宁营口）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，在A、B、C、D四点分别插上P1、P2 、 P3和P4四枚大头针，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a'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，其他操作均正确，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”）。 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·辽宁沈阳）在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的AC边与BD边相互平行，AB边与CD边不平行，如图所示。 (1)以入射点O为圆心，以R=5 cm为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OO′的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68 cm，FE=1.12 cm，则该玻璃砖的折射率________。 (2)下列操作可以减小实验误差的是（　　） A．适当增大大头针P1、P2的间距 B．选择玻璃砖相互平行的两边来测量 C．选用尽可能细的笔画线 D．使PO的入射角接近90° (3)某同学突发奇想用两块同样的玻璃直角三角形棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是（　　） A．P3、P6 B．P3、P8 C．P5、P6 D．P7、P8 【变式训练2·变情境】（2026·山东日照·三模）某学习小组为测量半圆形玻璃砖的折射率，操作如下： ①将光屏与半圆玻璃砖放置在水平桌面上，光屏与玻璃砖直径垂直并相切于点。 ②做出过点的法线。 ③一束单色光从空气射向圆心后，在光屏上形成两个光斑和，如图所示。记录光斑和的位置，撤去玻璃砖，测得和的长度分别为和。 回答下列问题： (1)根据以上测量的物理量，可得玻璃砖的折射率________（用、表示）。 (2)缓慢增大入射角，光斑________消失（选填“会”或“不会”）。 (3)实验过程中，若不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度，则折射率的测量值________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 考点二 用双缝干涉实验测量光的波长 知识点1 用双缝干涉实验测量光的波长 知●识●解●构 一、实验目的 1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 2.观察白光和单色光的双缝干涉图样。 3.测量单色光的波长。 二、实验原理 相邻两条明条纹间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为Δx＝λ。 三、实验器材 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。 四、实验步骤 1.安装仪器 （1）将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 （2）接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光。调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 （3）安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。 2.观察与记录 （1）调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹。 （2）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 （3）调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离Δx＝。 （4）换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。 3.数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式λ＝Δx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值。 五、教材原型实验及创新提高 注意事项 1.安装时，注意使光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝，双缝平行且间距适当。 2.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 3.不要直接测Δx，要测几个条纹的间距，计算得Δx，这样可以减小误差。 特别提醒：（1）实验中滤光片的作用是获得单色光，要测量某种单色光的波长，实验中必须使用滤光片。 （2）照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。 考向1 用双缝干涉实验测量光的波长 例1 （25-26高二下·辽宁）现用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以________。 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．使用双缝之间的距离更大的双缝 (2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有10分度。某同学调整手轮使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，此时测量头上游标卡尺的读数为2.7 mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，则读数为________mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长________nm（保留3位有效数字）。 (3)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有________。 A．“卡文迪什扭秤”的实验中测定万有引力常数G的数值 B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量 D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·辽宁大连）如图甲为双缝干涉实验装置示意图。 (1)某次实验中，该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与条纹中心对齐，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与亮条纹中心对齐，测得、间距为。则形成此干涉图样的单色光的波长为__________（保留位有效数字）。 (2)若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中__________。 A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 (3)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 【变式训练2·变情境】（25-26高二下·辽宁沈阳）“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示。 (1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点： A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置    B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关    D．干涉条纹的间距与光的波长有关 以上几点中，你认为正确的是__________。 (2)用带有游标卡尺的测量头测量相邻两条亮条纹间的距离。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹（将这一条纹确定为第1亮条纹）的中心，此时游标卡尺上的示数如图乙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第5条亮条纹的中心，此时游标卡尺上的示数情况如图丙所示，则图丙的示数__________。如果实验所用双缝之间的距离，双缝到屏的距离。根据以上数据可得出光的波长__________（保留1位小数）。 (3)丁图为实验装置简化示意图。为单缝，为双缝，屏上点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来点处的干涉条纹__________（“向上移动”“向下移动”“仍在点”） (4)戊图中目镜观察到的干涉条纹倾斜，__________（“会”或者“不会”）影响波长测量的结果。 真题·实战演练 高频考点：测定玻璃折射率、用双缝干涉实验测量波长。 1．（2019·全国II卷·高考真题）某同学利用图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，该同学可__________； 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）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。 2．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 3．（2025·福建·高考真题）某实验小组探究糖水折射率n随浓度的变化规律。主要装置包括激光器和长方体玻璃缸，玻璃缸正面内侧刻有水平、竖直标尺，如图（a）所示。实验操作过程如下： （1）调配一定浓度的糖水，注入水平放置的玻璃缸中。 （2）打开激光器，让激光紧贴玻璃缸正面内侧以一定入射角从空气折射入糖水。 （3）调整激光器，使入射点O处于竖直刻度尺的正后方，光路如图（b）所示，其中A点是入射光线与玻璃缸上边沿所在平面的交点，B点是折射光线与玻璃缸底部的交点，A、B点到法线的距离分别为，到液面的距离分别为。测得的值，并利用表达式________（用表示）求出糖水折射率。 （4）改变缸内糖水浓度，进行多次实验，将实验数据填入下表。 浓度/% 11.8 21.1 32.0 39.1 51.1 折射率n 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 （5）在图（c）给出的坐标纸上补上浓度的数据点。分析图中数据点，可知糖水折射率随浓度近似线性变化，绘制出“”图线________。 （6）由所绘图线可知，糖水浓度每增加10.0%，折射率增大________。（结果保留2位有效数字） 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 第37讲 光学实验 考点一 测定玻璃的折射率 考向1 测量玻璃的折射率 例1 【答案】(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。 【变式训练1·变考法】【答案】(1)1.5 (2)AC (3)C 【详解】（1）根据折射定律有 由几何关系可知，入射角的正弦值 折射角的正弦值 代入数据得 （2）A．大头针P1和P2之间的距离适当大些时，由距离误差引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些，故A正确； B．用插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故B错误； C．为了准确作出入射光线和折射光线，应选用尽可能细的笔画线，故C正确； D．为了减小测量的相对误差，选择的入射角尽量大些，效果会更好，但不是接近90°，故D错误。 故选AC。 （3）画出光路图如图所示 根据光路图可知，经过P1、P2的光线经左侧玻璃砖折射后向下偏折，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，则图中右边的插针应是P5、P6。 故选C。 【变式训练2·变情境】【答案】(1) (2)不会 (3)偏大 【详解】（1）设玻璃砖半径为，入射角为，折射角为。由几何关系可知，反射光斑满足，折射光斑满足 根据折射定律 代入得 （2）光从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，并且折射光线经过圆心，一定会从半圆形玻璃砖射出，故光斑不会消失。 （3）不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度，会使b的测量值偏大，而a的测量值偏小，所以折射率偏大。 考点二 用双缝干涉实验测量光的波长 考向1 用双缝干涉实验测量光的波长 例1 【答案】(1)BD (2) 16.6 695 (3)D 【详解】（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小相邻亮条纹间距，根据条纹间距公式可知，故减小双缝到光屏的距离，增大双缝间的宽度，都减小相邻亮条纹间距。 故选BD。 （2）[1]10分度游标卡尺的精确值为，图乙的读数为 [2]相邻亮条纹间距为 又 可得所测光的波长为 （3）先测量n个条纹的间距再求出△x，属于放大测量取平均值，用的是累积法； A．“卡文迪什扭秤”的实验中测定万有引力常数G的数值，采用的是放大法，故A错误； B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用的是等效替代法，故B错误； C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，形变量是单独测量每个力对应的伸长量，不属于累积法，故C错误； D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量，属于放大测量取平均值，用的是累积法，故D正确。 故选D。 【变式训练1·变考法】【答案】(1) (2)C (3)大于 【详解】（1）由得 据图乙，、间有个亮条纹，条纹间隔，则 代入解得（保留位有效数字） （2）滤光片的作用是获得单色光。取下滤光片后，光源为白光。白光干涉时，中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹，因此，目镜中可观察到彩色条纹。 故选C。 （3）如图丙所示，分划板中心刻线与干涉条纹方向成一夹角。在实际测量中，我们读取的是刻线在垂直于条纹方向上的移动距离。若刻线倾斜，相当于用斜边代替直角边，则实际移动的投影距离大于真实条纹间距，因此测量值大于实际值，故填大于。 【变式训练2·变情境】 【答案】(1)AD (2) 8.95 737.5 (3)向上移动 (4)不会 【详解】（1）A．为了获得清晰的干涉条纹，灯丝与单缝、双缝必须平行放置，故A正确； B．干涉条纹与双缝平行，不是垂直，故B错误； C．根据双缝干涉条纹间距公式，干涉条纹疏密与单缝宽度无关，与双缝间距、双缝到屏距离、光的波长有关，故C错误； D．由可知，干涉条纹间距与光的波长有关，故D正确。 故选AD。 （2）[1]图丙读数 [2]乙图读数 第1条到第5条亮纹间隔为个，故 已知，，由 得 （3）单缝向下偏离后，到双缝的光程不相等，原来点光程差为0（亮纹），现在也要总光程差为0，所以零级亮纹（原点的亮纹）会向上移动。 （4）干涉条纹倾斜时，相邻亮纹中心在测量方向（分划板移动方向）的距离差不变，测量得到的相邻条纹间距不受影响，因此不会影响波长的测量结果。 真题·实战演练 1．【答案】 B 630 【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确； （2）[2]由 得 （3）[3]所测单色光的波长 2．【答案】(1)B (2) (3) (4)21.3 【详解】（1）AB．实验中标记点和点是为了确定入射光线和折射光线的方向，点的位置可以选取入射光线上的任意位置，光线在玻璃砖中发生折射，玻璃砖上不能标记，只能标记光从玻璃砖中射出的点，故A错误，B正确； C．作圆弧时，半径的长度可以任意选择，再用几何关系得出入射角和折射角的正弦值的表达式即可，故C错误。 故选B。 （2）根据题图可得入射角正弦值的表达式为，折射角的表示为，则折射率为 （3）测距仪默认激光在真空中的速度c计算距离，激光往返，因此示数按计算。 （4）设实际深度为 水的折射率 激光往返时间 其中 测距仪示数 联立可得 即测距仪的示数接近，则符合他的推测。 3．【答案】 0.020 【详解】（3）[1]设入射角为，折射角为，根据几何关系有， 根据折射定律 可得糖水的折射率为 （5）[2]将浓度的数据点为补在图上并绘制拟合直线，“”图线如图所示 （6）[3]由图线可知，图线斜率为0.20，即浓度每增加10.0%，折射率增大0.020。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $