2027届人教版高考物理一轮复习讲义(直击高考)(提高班)(知识点+模拟分类+真题分类)专题十九光学实验
2026-07-12
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摘要:
该高中物理高考复习讲义聚焦光学实验专题,涵盖测量玻璃的折射率和用双缝干涉测量光的波长两大核心考点,按原理操作、数据处理、注意事项的逻辑层次梳理知识点,通过基础题巩固原理、创新题拓展思维、高考真题强化实战,构建系统复习框架。
讲义突出科学探究与科学思维培养,如用“单位圆法”简化折射率计算培养模型建构能力,设计半圆形玻璃砖等创新实验提升实验设计能力。设置分层练习与真题精讲,助力学生高效突破实验误差分析等难点,为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。
内容正文:
专题十九 光学实验
测量玻璃的折射率
知识点1 原理及操作
【实验原理】
如实验原理图所示,当光线AO1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AO1对应的出射光线O2B,从而求出折射光线O1O2和折射角θ2,再根据n=或n=算出玻璃的折射率。
【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。
【实验步骤】
1.如图所示,把白纸铺在木板上。
2.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,再用直尺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′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角,∠O′ON′ 为折射角。
7.改变入射角,重复实验。
知识点2 数据处理
(1)计算法:用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的,并取平均值。
(2)图像法:改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作出sin θ1sin θ2的图像,由n=可知图像应是过原点的直线,如图所示,其斜率为折射率。
(3)“单位圆法”:以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,交入射光线AO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==。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
知识点3 注意事项及误差
1.注意事项
(1)玻璃砖要用厚度较大的。
(2)入射角不宜过大或过小,一般控制在30°到60°之间。
(3)大头针要竖直插在白纸上,且距离应适当大一些。
(4)玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。
2.误差分析
(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。
(2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差。
用双缝干涉实验测量光的波长
知识点1 原理装置图及操作
【实验原理】
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中
相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=。
【实验器材】
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成),另外还有学生电源、导线、刻度尺。
【实验步骤】
1.观察干涉条纹
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上,如图所示。
(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。
(3)调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。
(4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时,可观察白光的干涉条纹。
(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
2.测定单色光的波长
(1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹。
(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。
(4)重复测量。
知识点2 数据处理及注意事项
1.数据处理
(1)条纹间距Δx=。
(2)波长λ=Δx。
(3)计算多组数据,求λ的平均值。
2.注意事项
(1)安装时,要保证光源、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)调节的基本依据: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。
1、 测量玻璃的折射率基础
1.(2026·浙江绍兴·三模)(1)用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率。其中为玻璃截面的圆心,入射光线跟玻璃砖的平面垂直,、、和是四枚插针。下面四幅图示正确的是( )
A.B.C. D.
(2)实验中,、两枚大头针插在白纸上并未保持竖直状态。在插P3时,要注意( )
A.使挡住、的针帽
B.使挡住、的针尖
(3)下列措施能提高实验精度的是( )
A.选用半径更大的玻璃砖
B.选用粗的大头针完成实验
C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
D.插在玻璃砖两侧的两枚大头针间的距离尽量大些
2.(2026·广西桂林·三模)(1)在下列实验中,不需要秒表的实验是( )
A.用打点计时器探究匀变速运动的规律
B.用单摆测量当地重力加速度的实验
C.用自由落体验证机械能守恒定律的实验
(2)用平抛运动探究动量守恒定律的实验中,需要用螺旋测微器测量小球的直径,某次测量时螺旋测微器的示数如图甲所示,小球的直径________cm。
(3)如图乙所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。该同学在插大头针前不小心将玻璃砖稍微向左平移了很小的一段距离,由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
3.(2026·湖北孝感·模拟预测)用“插针法”测量如图(a)所示的等腰三角形玻璃砖的折射率。
(1)以下实验步骤,正确的步骤顺序为________。
①在白纸上分别画出玻璃砖三条边对应的直线AB、AC、BC(A、B、C分别为三条直线的交点),并作一条直线MN与BC平行,测得,如图(b)所示;
②测得入射光线与AB的夹角为;
③在左侧光路上竖直插上大头针、,撤去玻璃砖,在白纸上借助大头针所插位置绘制光路;
④将玻璃砖放置且重合于A、B、C三点,用激光笔发出红光,调整入射角度,使红光恰好经过直线MN;
(2)玻璃砖对红光的折射率为________;
(3)为探究玻璃砖折射率与光的频率的关系,改用蓝激光笔发射蓝光重复(1)中实验步骤,记录入射光线与AB的夹角为,如图(c)所示,测得。此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关。频率越大,折射率越________(填“大”或“小”)。
4.(2026·北京房山·二模)如图甲所示,用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,测得入射角和折射角的正弦值画出的图像如图乙所示,从图像可知玻璃砖的折射率是________。
5.(2026·北京海淀·二模)“测量玻璃的折射率”实验中,在白纸上放好平行玻璃砖,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4。
(1)确定大头针P3位置的方法是__________。
(2)若大头针P4插得偏右了一点,则折射率的测量值__________。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
2、 测量玻璃的折射率创新
6.(2026·浙江宁波·二模)一块高度为2 cm圆柱形透明玻璃砖内有一粒直径很小的不透明球状杂质,小明设计了如下实验测量该杂质与玻璃砖中心轴线的距离。
(1)用游标卡尺测量该玻璃砖的直径,如图甲所示,___________cm。
(2)在水平桌面上固定一张白纸,如图乙所示,以为圆心作出直径为的内圆(实线圆)和另一个外圆(虚线辅助圆),过点作相互垂直的直线和(与内圆交点为、、、)。
(3)在直线与外圆交点上分别竖直插两枚大头针和。将该玻璃砖置于纸上并与内圆重合,使玻璃砖绕其中轴线旋转(保持其始终与内圆重合),并在右侧沿平行纸面方向观察,直至恰好完全遮挡住杂质的像和的像,此后固定玻璃砖。
(4)在外圆弧线上适当的位置竖直插一枚大头针,再在适当位置竖直插一枚大头针,使得沿平行纸面方向观察时完全遮挡住和杂质的像。
(5)记下四枚大头针的位置并撤掉玻璃砖,作直线与内圆交于点,作出直线,用量角器测量出图中夹角和,若该玻璃砖的折射率为,,,则该杂质与玻璃砖中轴线的距离___________(用直径符号表示)。
7.(2026·山东潍坊·三模)某兴趣小组利用激光笔和实验室中的器材测量矩形玻璃砖对该激光的折射率,如图所示。部分实验步骤如下:
①将矩形玻璃砖放置在水平纸面上,描出玻璃砖的边界、;
②将一光屏垂直纸面放置,且与平行;
③调整激光笔,使激光束平行纸面,以一定角度从上的点入射玻璃砖,在上的点、上的点和光屏上的、点均出现激光亮点,在纸面上标记、、、、点的位置。
(1)(单选)对实验中一些具体问题,下列说法正确的是___________
A.用激光束平行纸面照射玻璃砖时,入射角越小,测量结果越准确
B.无论激光从什么角度入射,进入玻璃砖的光都不可能在边发生全反射
C.如果在界面处,入射角大于某一角度,光将能发生全反射
(2)在图中补全激光束从点到点的光路图;
(3)过点向光屏做垂线,交点标记为点,测量出,,,,则折射率___________(用、、、表示)。
8.(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”)。
9.(2026·重庆渝中·模拟预测)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________________________________。
10.(2026·贵州贵阳·二模)某兴趣小组测量一块直径为D的半圆形玻璃砖的折射率,实验步骤如下:
①如图甲所示,在水平木板上铺一张白纸,在白纸上画一条直线,再画一条与垂直的直线,两直线交于O点;
②将半圆形玻璃砖放在白纸上,玻璃砖的直径与对齐、圆心与O点重合。在玻璃砖的另一侧平行竖直放置一足够大的光屏;
③固定激光笔,使激光沿方向从O点射入玻璃砖,观察到光屏上有光斑;
④沿方向缓慢移动玻璃砖,玻璃砖的直径始终与对齐。移动过程中,发现光屏上的光斑亮度逐渐减弱直至消失;
⑤记录光斑恰好消失时玻璃砖的圆心位置,如图乙所示,并用刻度尺测量的距离为d。
根据上述实验步骤回答下列问题:
(1)步骤④中,光屏上光斑消失的原因是________________________________________。
(2)该玻璃砖的折射率__________。(用“D”“d”表示)
3、 用双缝干涉实验测量光的波长基础
11.(2026·北京东城·二模)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将各实验器材安装在光具座上,如图甲所示。
(1)为保证实验效果,P、Q两个光学元件依次为__________;
A.单缝 双缝 B.双缝 单缝
(2)双缝间距为d,光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。若A、B两条亮条纹中央间距为x,则所测光的波长为__________(用所给物理量的字母表示)。
12.(2026·浙江·二模)在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,通过目镜观察到清晰的明暗相间的单色条纹时,发现如图所示的现象,产生此现象的原因及接下来的操作是__________。
A.单缝和双缝不平行,应调节拨杆使二者平行 B.光源、单缝、双缝不共轴,应调节使其共轴
C.分划板左偏,调节使其适当右移 D.分划板右偏,调节使其适当左移
(2)实验中,用测量头得到某次条纹读数为,则此测量数据是选用了测量头__________(选填“甲”或“乙”)测量得到的。
13.(2026·浙江·二模)某实验小组利用图甲所示的装置测定光的波长。
(1)各项操作正确规范,下列说法正确的是________(单选)
A.若去掉滤光片,则会看到一片白光
B.若将透镜向左移动,则观察到的条纹间距将变大
C.若将红色滤光片更换为绿色滤光片,其它不变,则观察到的条纹间距将变小
(2)实验中,若测量头中观察到的图样如图乙所示,则在此情况下,波长的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”),为了使实验更准确则应调节________(填“拨杆”、“目镜”或“测量头”)。
14.(2026·山东·三模)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。
(1)实验过程中,同学发现测量头视野较暗,可以尝试的操作为__________。
A.旋转测量头 B.左右调节拨杆使相应元件共轴
C.将透镜紧贴单缝放置 D.使透镜到单缝的距离足够远
(2)某次测量中,小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心,手轮示数为,调节测量头,让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时,手轮示数如图(b)所示,此时示数__________。
(3)若测出装置中双缝的间距、双缝到屏的距离,则形成此干涉图样的单色光的波长为__________(保留3位有效数字)。
15.(2026·海南海口·模拟预测)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,装置如图所示。
(1)①所表示的实验器材是_________(选填“单缝”或“双缝”)。
(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)
四、用双缝干涉实验测量光的波长创新
16.(2026·河南南阳·三模)洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某实验小组用光电传感器代替光屏,测量单色光的波长,其原理如图甲所示,单色光从单缝S射出,一部分直接投射到传感器上,另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。由于平面镜的成像作用,反射光可视为光源S在平面镜中的虚像S'发出的光,这样S和S'形成两个相干光源。两束光照射到光电传感器,经计算机处理后,得到如图乙所示图像,横轴为垂直于干涉条纹的距离,若单缝S到平面镜的垂直距离d=0.2mm,单缝到光电传感器的距离D=1.2m,则单色光的波长为_______m(保留2位有效数字)。
17.(2026·河北保定·一模)图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d,双缝到光电传感器的距离为L。某次实验时用绿色激光照射,得到图乙所示的光照强度分布图,光照强度峰值处为各亮条纹中心。请回答下列问题:
(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列___________(填“水平”或“竖直”)的明暗相间的条纹。
(2)只增加激光器的发射功率,光照强度分布图发生的变化是( )
A.光照强度的峰值变大
B.相邻光照强度峰值处水平间距变小
(3)可算出该激光的波长为λ=___________。(用d、a、L表示)
(4)若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
18.(2026·浙江衢州·二模)某同学研究光的干涉现象,实验装置如图所示。
从单缝发出的单色光,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
(1)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.将光源由绿色光改为红色光
B.将光屏稍向左移动一些
C.将平面镜稍向下移动一些
D.将单缝稍向下移动一些
(2)若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光屏上形成的第2条亮纹与第4条亮纹的中心间距为,单色光的波长___________;
(3)在“用油膜法估测油酸分子直径大小”的实验时,测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为,根据画有油膜轮廓玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,完整的格子数为个,超过半格不足整个的格子数为个,不足半格的格子数为个,每个格子的面积为,则油酸分子直径的表达式为:___________
19.(25-26高三上·云南楚雄·期末)某实验小组使用图甲的装置测量某颜色激光的波长,用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝中心的距离。
(1)实验时,激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B两亮条纹中心间的距离________。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离,由此可以计算该激光的波长________(结果保留三位有效数字)。
(2)若实验过程中,不小心用不透明物体遮住了一条狭缝,则在光屏上出现________(填“亮度较弱的干涉条纹”“衍射条纹”或“全屏入射光”)。
20.(2025·山东青岛·三模)图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置,单色光源在铁架台的最上端,中间是刻有双缝的挡板,下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器,沿矩形长边分布着许多光敏单元,传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀,若厚度不均匀,进一步精确测量其厚度差。(计算结果均保留2位有效数字)
请回答下面问题:
(1)该小组同学检测前先测量所用单色光的波长:调整双缝的高度和光传感器位置,显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示,则相邻两条亮纹(或暗纹)间距Δx=______mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm,已知双缝间距d0=0.25mm,则该单色光的波长λ=______m;
(2)保持双缝和光传感器的位置不变,将玻璃板紧贴挡板放置,如图丙所示,此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示,说明______(选填“S1”或“S2”)处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=______m。
一、测量玻璃的折射率
1.(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。
2.(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)
3.(2024·浙江·高考真题)如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和 B、顶角大小为)的折射率。
①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点;
②将侧面A沿ab放置,并确定侧面B的位置ef
③在cd上竖直插上大头针P1和P2,从侧面B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;
④确定出射光线的位置____________(选填“需要”或“不需要”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ef的夹角为α,则玻璃砖折射率 n=____________________。
4.(2024·北京·高考真题)某同学测量玻璃的折射率,作出了如图所示的光路图,测出了入射角i和折射角r,则此玻璃的折射率n = _____。
5.(2024·安徽·高考真题)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验.
(1)为测量玻璃的折射率,按如图所示进行实验,以下表述正确的一项是________。(填正确答案标号)
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和
B.在玻璃砖一侧插上大头针、,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使把挡住,这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧,插上大头针,使它把、都挡住,再插上大头针,使它把、、都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点
C.实验时入射角应尽量小一些,以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面.保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图乙所示.此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关.频率大,折射率________(填“大”或“小”)
(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质,如图丙、丁所示。保持相同的入射角,测得折射角分别为、,则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________n介质(填“”或“”)。此实验初步表明:对于一定频率的光,折射率与介质材料有关。
6.(2024·湖北·高考真题)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线和,交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴,并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线、,、是垂足,并用米尺分别测量、的长度x和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像,如图(b)所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是_____(单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据图像,可得玻璃砖的折射率为_____(保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
二、用双缝干涉实验测量光的波长
7.(2026·山东·高考真题)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。
(1)如图甲所示,将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有__________(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。
(2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离______cm。
(3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距_______mm(保留两位有效数字)。
(4)利用公式_______________(用、和表示),某同学计算得该激光的波长为,此波长的光为电磁波中的__________(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。
8.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中________处(填“A”或“B”)。
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________。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
9.(2024·河北·高考真题)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图1所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据,判断单色光1为____________(填“红光”或“绿光”)。
10.(2022·海南·高考真题)在用双缝干涉测量光的波长的实验中,如图所示,则:
①a、b分别是( )
A.单缝和双缝 B.双缝和单缝 C.单缝和单缝 D.双缝和双缝
②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是__________。(用x、d、L表示)
11.(2021·浙江·高考真题)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是___________。(单选)
A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是___________ (单选)
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
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专题十九 光学实验
测量玻璃的折射率
知识点1 原理及操作
【实验原理】
如实验原理图所示,当光线AO1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AO1对应的出射光线O2B,从而求出折射光线O1O2和折射角θ2,再根据n=或n=算出玻璃的折射率。
【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。
【实验步骤】
1.如图所示,把白纸铺在木板上。
2.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,再用直尺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′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角,∠O′ON′ 为折射角。
7.改变入射角,重复实验。
知识点2 数据处理
(1)计算法:用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的,并取平均值。
(2)图像法:改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作出sin θ1sin θ2的图像,由n=可知图像应是过原点的直线,如图所示,其斜率为折射率。
(3)“单位圆法”:以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,交入射光线AO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==。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
知识点3 注意事项及误差
1.注意事项
(1)玻璃砖要用厚度较大的。
(2)入射角不宜过大或过小,一般控制在30°到60°之间。
(3)大头针要竖直插在白纸上,且距离应适当大一些。
(4)玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。
2.误差分析
(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。
(2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差。
用双缝干涉实验测量光的波长
知识点1 原理装置图及操作
【实验原理】
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中
相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=。
【实验器材】
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成),另外还有学生电源、导线、刻度尺。
【实验步骤】
1.观察干涉条纹
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上,如图所示。
(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。
(3)调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。
(4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时,可观察白光的干涉条纹。
(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
2.测定单色光的波长
(1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹。
(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。
(4)重复测量。
知识点2 数据处理及注意事项
1.数据处理
(1)条纹间距Δx=。
(2)波长λ=Δx。
(3)计算多组数据,求λ的平均值。
2.注意事项
(1)安装时,要保证光源、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)调节的基本依据: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。
1、 测量玻璃的折射率基础
1.(2026·浙江绍兴·三模)(1)用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率。其中为玻璃截面的圆心,入射光线跟玻璃砖的平面垂直,、、和是四枚插针。下面四幅图示正确的是( )
A.B.C. D.
(2)实验中,、两枚大头针插在白纸上并未保持竖直状态。在插P3时,要注意( )
A.使挡住、的针帽
B.使挡住、的针尖
(3)下列措施能提高实验精度的是( )
A.选用半径更大的玻璃砖
B.选用粗的大头针完成实验
C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
D.插在玻璃砖两侧的两枚大头针间的距离尽量大些
【答案】(1)D
(2)B
(3)AC
【详解】(1)AB.玻璃砖的折射率满足
其中对应空气中的光线与界面法线的夹角,对应玻璃砖内的光线与界面法线的夹角,当光从空气垂直射向玻璃砖界面的点时,从圆弧面射出的光线入射角,故光线不发生偏折,光路图如下
和两针应与、共线,故A、B错误;
C.同理,根据
当光从玻璃砖圆弧面射出时,做出光路图如下
光从玻璃射向空气,玻璃砖中的入射角应小于空气中的出射角,故和两针应偏向图中的右上方,故C错误;
D.同理,由入射光线的位置做出光路图如下
可知和两针的位置符合光的折射特征,故D正确。
故选D。
(2)若大头针、未竖直,倾斜后针帽位置会偏离入射光线,只有针尖位于入射光线上,因此插时,需要让挡住、的针尖,才能保证在出射光线的正确位置。
故选B。
(3)A.半径更大的半圆柱玻璃砖,测量时相对误差更小,能提高实验精度,故A正确;
B.粗大头针会导致确定点位置的误差变大,降低精度,故B错误;
C.同侧(入射侧或出射侧)的两枚大头针间距越大,确定光线方向时的误差越小,能提高精度,故C正确;
D.分别位于玻璃砖两侧的大头针间距大,对提高精度没有帮助,精度由同侧两枚大头针的间距决定,D错误。
故选AC。
2.(2026·广西桂林·三模)(1)在下列实验中,不需要秒表的实验是( )
A.用打点计时器探究匀变速运动的规律
B.用单摆测量当地重力加速度的实验
C.用自由落体验证机械能守恒定律的实验
(2)用平抛运动探究动量守恒定律的实验中,需要用螺旋测微器测量小球的直径,某次测量时螺旋测微器的示数如图甲所示,小球的直径________cm。
(3)如图乙所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。该同学在插大头针前不小心将玻璃砖稍微向左平移了很小的一段距离,由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)AC
(2)0.7884
(3)偏大
【详解】(1)AC.探究匀变速运动的规律、用自由落体验证机械能守恒定律的实验中均用到电磁打点计时器,电磁打点计时器本身具有计时功能,所以都不需要秒表,故AC正确;
B.用单摆测量当地重力加速度的实验中,需要测量单摆的周期,所以需要秒表计时,故B错误。
故选AC。
(2)根据螺旋测微器的读数原理可知,小球的直径
(3)若该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖向左稍微移动一点后,从玻璃砖射出的光线向MN边界的法线偏折,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。
3.(2026·湖北孝感·模拟预测)用“插针法”测量如图(a)所示的等腰三角形玻璃砖的折射率。
(1)以下实验步骤,正确的步骤顺序为________。
①在白纸上分别画出玻璃砖三条边对应的直线AB、AC、BC(A、B、C分别为三条直线的交点),并作一条直线MN与BC平行,测得,如图(b)所示;
②测得入射光线与AB的夹角为;
③在左侧光路上竖直插上大头针、,撤去玻璃砖,在白纸上借助大头针所插位置绘制光路;
④将玻璃砖放置且重合于A、B、C三点,用激光笔发出红光,调整入射角度,使红光恰好经过直线MN;
(2)玻璃砖对红光的折射率为________;
(3)为探究玻璃砖折射率与光的频率的关系,改用蓝激光笔发射蓝光重复(1)中实验步骤,记录入射光线与AB的夹角为,如图(c)所示,测得。此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关。频率越大,折射率越________(填“大”或“小”)。
【答案】(1)①④③②
(2)
(3)大
【详解】(1)根据实验的操作步骤,可知该实验的合理操作步骤为①④③②。
(2)作出入射光法线、辅助线如图
几何关系可知折射角为、入射角为,则折射率
(3)已知,入射角变大,说明蓝光的偏折程度比红光更大。根据折射定律,偏折程度越大,折射率越大,而蓝光频率比红光大,所以对于同一种介质,频率越大,折射率越大。
4.(2026·北京房山·二模)如图甲所示,用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,测得入射角和折射角的正弦值画出的图像如图乙所示,从图像可知玻璃砖的折射率是________。
【答案】1.5
【详解】由折射率公式,有
代入数据可得。
5.(2026·北京海淀·二模)“测量玻璃的折射率”实验中,在白纸上放好平行玻璃砖,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4。
(1)确定大头针P3位置的方法是__________。
(2)若大头针P4插得偏右了一点,则折射率的测量值__________。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
【答案】(1)使同时挡住、的像
(2)偏大
【详解】(1)“测量玻璃的折射率”实验中,插大头针的操作要求:需要挡住、透过玻璃砖成的像,以此保证在出射光线上,符合实验要求。
(2)若插得偏右,连接、得到出射光线后,会使得玻璃出射光线与玻璃砖的交点偏左,会使得玻璃内部折射光线与法线的夹角(折射角)的测量值偏小,根据折射率公式
入射角的测量值不变,偏小,因此折射率的测量值偏大。
2、 测量玻璃的折射率创新
6.(2026·浙江宁波·二模)一块高度为2 cm圆柱形透明玻璃砖内有一粒直径很小的不透明球状杂质,小明设计了如下实验测量该杂质与玻璃砖中心轴线的距离。
(1)用游标卡尺测量该玻璃砖的直径,如图甲所示,___________cm。
(2)在水平桌面上固定一张白纸,如图乙所示,以为圆心作出直径为的内圆(实线圆)和另一个外圆(虚线辅助圆),过点作相互垂直的直线和(与内圆交点为、、、)。
(3)在直线与外圆交点上分别竖直插两枚大头针和。将该玻璃砖置于纸上并与内圆重合,使玻璃砖绕其中轴线旋转(保持其始终与内圆重合),并在右侧沿平行纸面方向观察,直至恰好完全遮挡住杂质的像和的像,此后固定玻璃砖。
(4)在外圆弧线上适当的位置竖直插一枚大头针,再在适当位置竖直插一枚大头针,使得沿平行纸面方向观察时完全遮挡住和杂质的像。
(5)记下四枚大头针的位置并撤掉玻璃砖,作直线与内圆交于点,作出直线,用量角器测量出图中夹角和,若该玻璃砖的折射率为,,,则该杂质与玻璃砖中轴线的距离___________(用直径符号表示)。
【答案】 5.000
【详解】[1]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以
[2]根据题意可知,杂质应位于f点,如图所示
根据折射定律可得
解得
所以该杂质与玻璃砖中轴线的距离
7.(2026·山东潍坊·三模)某兴趣小组利用激光笔和实验室中的器材测量矩形玻璃砖对该激光的折射率,如图所示。部分实验步骤如下:
①将矩形玻璃砖放置在水平纸面上,描出玻璃砖的边界、;
②将一光屏垂直纸面放置,且与平行;
③调整激光笔,使激光束平行纸面,以一定角度从上的点入射玻璃砖,在上的点、上的点和光屏上的、点均出现激光亮点,在纸面上标记、、、、点的位置。
(1)(单选)对实验中一些具体问题,下列说法正确的是___________
A.用激光束平行纸面照射玻璃砖时,入射角越小,测量结果越准确
B.无论激光从什么角度入射,进入玻璃砖的光都不可能在边发生全反射
C.如果在界面处,入射角大于某一角度,光将能发生全反射
(2)在图中补全激光束从点到点的光路图;
(3)过点向光屏做垂线,交点标记为点,测量出,,,,则折射率___________(用、、、表示)。
【答案】(1)B
(2)
(3)
【详解】(1)A.入射角过小,折射角也会很小,测量角度的相对误差会增大,测量结果不准确,故A错误;
B.玻璃砖上下边界,光在面的入射角等于在面的折射角,根据折射定律可得
可得(为玻璃对空气的临界角)
因此,则一定不会发生全反射,故B正确;
C.全反射只能发生在光从光密介质射向光疏介质时,面是光从空气(光疏)入射到玻璃(光密),不可能发生全反射,故C错误。
故选B。
(2)激光从到的光路如图所示
(3)入射角是入射光线与法线()的夹角,反射角等于入射角,由直角三角形得
折射角是玻璃中折射光线与法线的夹角,AE是A点的直接反射光线,则有,光屏与平行,则四边形ACDE为平行四边形,因此,可得
根据折射率定义得
代入得
8.(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。
9.(2026·重庆渝中·模拟预测)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________________________________。
【答案】(1)1.6
(2)变小
(3)增大入射角
【详解】(1)入射的绿色光线的折射光和反射光如图所示
由三角函数有,
故折射率为。
(2)绿光的折射率大于红光,根据折射定律,折射角增大,点靠近点,而反射光的点位置不变,故距离将会变小。
(3)入射角增大,当入射角大于或等于临界角时,发生全反射,则得不到折射光线,光屏上只出现一个亮点,所以可以采取的措施是增大入射角。
10.(2026·贵州贵阳·二模)某兴趣小组测量一块直径为D的半圆形玻璃砖的折射率,实验步骤如下:
①如图甲所示,在水平木板上铺一张白纸,在白纸上画一条直线,再画一条与垂直的直线,两直线交于O点;
②将半圆形玻璃砖放在白纸上,玻璃砖的直径与对齐、圆心与O点重合。在玻璃砖的另一侧平行竖直放置一足够大的光屏;
③固定激光笔,使激光沿方向从O点射入玻璃砖,观察到光屏上有光斑;
④沿方向缓慢移动玻璃砖,玻璃砖的直径始终与对齐。移动过程中,发现光屏上的光斑亮度逐渐减弱直至消失;
⑤记录光斑恰好消失时玻璃砖的圆心位置,如图乙所示,并用刻度尺测量的距离为d。
根据上述实验步骤回答下列问题:
(1)步骤④中,光屏上光斑消失的原因是________________________________________。
(2)该玻璃砖的折射率__________。(用“D”“d”表示)
【答案】(1)激光在圆弧分界面上发生全反射
(2)
【详解】(1)沿方向缓慢移动玻璃砖时,激光入射到玻璃砖圆弧分界面的入射角逐渐增大,当入射角等于临界角时,激光在圆弧分界面发生全反射,无折射光线射出玻璃砖,因此光屏上的光斑消失。
(2)设半圆形玻璃砖的半径为,可得
光斑恰好消失时光线刚好在圆弧面发生全反射,入射角等于临界角。由几何关系得
由全反射临界角公式得
联立解得。
3、 用双缝干涉实验测量光的波长基础
11.(2026·北京东城·二模)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将各实验器材安装在光具座上,如图甲所示。
(1)为保证实验效果,P、Q两个光学元件依次为__________;
A.单缝 双缝 B.双缝 单缝
(2)双缝间距为d,光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。若A、B两条亮条纹中央间距为x,则所测光的波长为__________(用所给物理量的字母表示)。
【答案】(1)A
(2)
【详解】(1)为保证实验效果,P、Q两个光学元件依次为单缝、双缝。
故选A。
(2)若A、B两条亮条纹中央间距为x,有
根据条纹间距公式
可得所测光的波长为
12.(2026·浙江·二模)在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,通过目镜观察到清晰的明暗相间的单色条纹时,发现如图所示的现象,产生此现象的原因及接下来的操作是__________。
A.单缝和双缝不平行,应调节拨杆使二者平行 B.光源、单缝、双缝不共轴,应调节使其共轴
C.分划板左偏,调节使其适当右移 D.分划板右偏,调节使其适当左移
(2)实验中,用测量头得到某次条纹读数为,则此测量数据是选用了测量头__________(选填“甲”或“乙”)测量得到的。
【答案】(1)C
(2)乙
【详解】(1)图中干涉图样可知,干涉条纹清晰,亮度正常,干涉条纹偏右,出现这种现象的原因是分划板左偏,调节使其适当右移。
故选C。
(2)甲图的测量头是游标卡尺式,精度通常为0.1mm、0.02mm或0.05mm,无法读出0.001mm的精度。
乙图的测量头是螺旋测微器式(也叫读数显微镜),精度为0.01mm,可估读到0.001mm,与1.520mm的精度匹配。
所以,此测量数据是选用了测量头乙。
13.(2026·浙江·二模)某实验小组利用图甲所示的装置测定光的波长。
(1)各项操作正确规范,下列说法正确的是________(单选)
A.若去掉滤光片,则会看到一片白光
B.若将透镜向左移动,则观察到的条纹间距将变大
C.若将红色滤光片更换为绿色滤光片,其它不变,则观察到的条纹间距将变小
(2)实验中,若测量头中观察到的图样如图乙所示,则在此情况下,波长的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”),为了使实验更准确则应调节________(填“拨杆”、“目镜”或“测量头”)。
【答案】(1)C
(2) 大于 测量头
【详解】(1)A.去掉滤光片后,光源发出的白光经单缝、双缝,会观察到彩色干涉条纹,而非“一片白光”,故A错误;
B.双缝干涉条纹间距公式为(L为双缝到屏的距离,d为双缝间距,为光的波长),透镜向左移动时,仅改变单缝的入射光均匀性,不改变L、d、,因此条纹间距不变,故B错误;
C.红光波长大于绿光波长,由可知,减小,条纹间距变小,因此换绿色滤光片后,条纹间距变小,故C正确。
故选C。
(2)[1][2]从图乙可知,分划板的中心刻度线未与条纹中心线平行,会导致测量偏大,由可知,波长的测量值大于真实值;为使条纹中心与刻度线对齐,需调节测量头(改变分划板的位置),使中心刻度线与条纹中心线平行。
14.(2026·山东·三模)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。
(1)实验过程中,同学发现测量头视野较暗,可以尝试的操作为__________。
A.旋转测量头 B.左右调节拨杆使相应元件共轴
C.将透镜紧贴单缝放置 D.使透镜到单缝的距离足够远
(2)某次测量中,小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心,手轮示数为,调节测量头,让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时,手轮示数如图(b)所示,此时示数__________。
(3)若测出装置中双缝的间距、双缝到屏的距离,则形成此干涉图样的单色光的波长为__________(保留3位有效数字)。
【答案】(1)B
(2)16.102/16.101/16.103
(3)630
【详解】(1)A.旋转测量头是为了看清分划板刻线,不能改变视野亮度,故A错误;
B.左右调节拨杆可以使单缝与双缝平行,或者调节光源、透镜、单缝、双缝共轴,使更多光线通过双缝进入测量头,从而增加视野亮度,故B正确;
C.透镜通常放置在单缝前,紧贴单缝放置不符合实验规范,且不能显著增加亮度,故C错误;
D.使透镜到单缝的距离足够远会导致光线发散,进入单缝的光减少,视野变暗,故D错误。
故选B。
(2)螺旋测微器固定刻度读数为,可动刻度读数为,则最终读数为
(3)根据题意,第1条亮条纹中心读数,第5条亮条纹中心读数,则相邻亮条纹间距
根据双缝干涉条纹间距公式
可得
代入数据解得
15.(2026·海南海口·模拟预测)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,装置如图所示。
(1)①所表示的实验器材是_________(选填“单缝”或“双缝”)。
(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)
【答案】(1)单缝
(2)4.593/4.594/4.595
(3)
【详解】(1)在双缝干涉实验中,为了获取相干光源,光路顺序依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏。单缝的作用是获得线光源,双缝的作用是获得频率相同的相干光源。图中①位于光源之后、双缝之前,故①为单缝。
(2)的读数为
(3)是第1条亮纹位置,是第7条亮纹位置,相邻条纹间距
根据双缝干涉公式
整理得波长
四、用双缝干涉实验测量光的波长创新
16.(2026·河南南阳·三模)洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某实验小组用光电传感器代替光屏,测量单色光的波长,其原理如图甲所示,单色光从单缝S射出,一部分直接投射到传感器上,另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。由于平面镜的成像作用,反射光可视为光源S在平面镜中的虚像S'发出的光,这样S和S'形成两个相干光源。两束光照射到光电传感器,经计算机处理后,得到如图乙所示图像,横轴为垂直于干涉条纹的距离,若单缝S到平面镜的垂直距离d=0.2mm,单缝到光电传感器的距离D=1.2m,则单色光的波长为_______m(保留2位有效数字)。
【答案】
【详解】洛埃镜实验中,相干光源S和虚像的间距,等效为双缝间的距离为
由图乙得相邻亮纹的间距
根据双缝干涉公式
解得单色光的波长为
17.(2026·河北保定·一模)图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d,双缝到光电传感器的距离为L。某次实验时用绿色激光照射,得到图乙所示的光照强度分布图,光照强度峰值处为各亮条纹中心。请回答下列问题:
(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列___________(填“水平”或“竖直”)的明暗相间的条纹。
(2)只增加激光器的发射功率,光照强度分布图发生的变化是( )
A.光照强度的峰值变大
B.相邻光照强度峰值处水平间距变小
(3)可算出该激光的波长为λ=___________。(用d、a、L表示)
(4)若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)竖直
(2)A
(3)
(4)变大
【详解】(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列竖直的明暗相间的条纹。
(2)根据条纹间距公式可知,增加激光器的发射功率,条纹间距不变,相邻光照强度峰值处水平间距不变,但光照强度的峰值变大。
故选A。
(3)由图可得
所以
(4)由于红光波长更长,根据条纹间距公式可知,若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距变大。
18.(2026·浙江衢州·二模)某同学研究光的干涉现象,实验装置如图所示。
从单缝发出的单色光,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
(1)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.将光源由绿色光改为红色光
B.将光屏稍向左移动一些
C.将平面镜稍向下移动一些
D.将单缝稍向下移动一些
(2)若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光屏上形成的第2条亮纹与第4条亮纹的中心间距为,单色光的波长___________;
(3)在“用油膜法估测油酸分子直径大小”的实验时,测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为,根据画有油膜轮廓玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,完整的格子数为个,超过半格不足整个的格子数为个,不足半格的格子数为个,每个格子的面积为,则油酸分子直径的表达式为:___________
【答案】(1)AD
(2)
(3)
【详解】(1)A.根据,相邻亮纹间距和波长、双光源到屏距离成正比,和(到平面镜垂直距离)成反比:绿光波长小于红光,换红光后增大,增大,故A正确;
B.光屏左移,减小,减小,故B错误;
C.平面镜向下移动,位置不变,到平面镜距离增大,减小,故C错误;
D.单缝向下移动,靠近平面镜,减小,增大,故D正确。
故选AD。
(2)第2条到第4条亮纹中心间距为,因此相邻亮纹间距
代入
得:
整理得
(3)油膜法估测分子直径时,数格子规则为:完整格子计数,超过半格按1格计数,不足半格舍去,因此总格子数为
油膜总面积
单分子油膜分子直径
19.(25-26高三上·云南楚雄·期末)某实验小组使用图甲的装置测量某颜色激光的波长,用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝中心的距离。
(1)实验时,激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B两亮条纹中心间的距离________。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离,由此可以计算该激光的波长________(结果保留三位有效数字)。
(2)若实验过程中,不小心用不透明物体遮住了一条狭缝,则在光屏上出现________(填“亮度较弱的干涉条纹”“衍射条纹”或“全屏入射光”)。
【答案】(1) 78.0
(2)衍射条纹
【详解】(1)[1] 刻度尺的最小刻度值为,应估读到毫米的下一位,即0.1mm。
由题图乙刻度尺读出A、B两亮条纹间的距离。
[2] 由题图乙可知相邻两亮条纹间的距离
根据公式,可得。
(2)若实验过程中,不小心用不透明物体遮住了一条狭缝,则在光屏上出现衍射条纹。
20.(2025·山东青岛·三模)图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置,单色光源在铁架台的最上端,中间是刻有双缝的挡板,下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器,沿矩形长边分布着许多光敏单元,传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀,若厚度不均匀,进一步精确测量其厚度差。(计算结果均保留2位有效数字)
请回答下面问题:
(1)该小组同学检测前先测量所用单色光的波长:调整双缝的高度和光传感器位置,显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示,则相邻两条亮纹(或暗纹)间距Δx=______mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm,已知双缝间距d0=0.25mm,则该单色光的波长λ=______m;
(2)保持双缝和光传感器的位置不变,将玻璃板紧贴挡板放置,如图丙所示,此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示,说明______(选填“S1”或“S2”)处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=______m。
【答案】(1) 1.6 7.5×10-7
(2) S2 3.0×10-6
【详解】(1)[1]由图可知,相邻亮条纹间距为
[2]根据条纹间距公式可得
(2)[1]当玻璃板紧贴挡板放置时,光线通过玻璃板后会产生光程差,由于玻璃对光的折射率大于空气,光在玻璃中传播的速度较慢,因此通过玻璃板的光线的光程增大,由乙图可知,干涉条纹向右移动,说明光线通过S2处玻璃板后的光程比S1长,所以S2处玻璃较厚;
[2]由乙图可知,条纹移动了两个条纹间距,则,
代入数据解得
一、测量玻璃的折射率
1.(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。
2.(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。
3.(2024·浙江·高考真题)如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和 B、顶角大小为)的折射率。
①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点;
②将侧面A沿ab放置,并确定侧面B的位置ef
③在cd上竖直插上大头针P1和P2,从侧面B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;
④确定出射光线的位置____________(选填“需要”或“不需要”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ef的夹角为α,则玻璃砖折射率 n=____________________。
【答案】 P1和P2 不需要
【详解】③[1]要求P1和P2在一条光线上,该光线透过玻璃砖后过P3,故P3要能挡住P1和P2的虚像;
④[2]cd与ab垂直,则过P1和P2的光线与ab垂直,光垂直入射时传播方向不变,可确定ef边上的入射点,此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线,不需要插第四枚大头针;
⑤[3]根据几何关系可知入射角为,折射角为,如图所示
故
4.(2024·北京·高考真题)某同学测量玻璃的折射率,作出了如图所示的光路图,测出了入射角i和折射角r,则此玻璃的折射率n = _____。
【答案】
【详解】根据折射定律有
sini = nsinr
解得
5.(2024·安徽·高考真题)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验.
(1)为测量玻璃的折射率,按如图所示进行实验,以下表述正确的一项是________。(填正确答案标号)
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和
B.在玻璃砖一侧插上大头针、,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使把挡住,这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧,插上大头针,使它把、都挡住,再插上大头针,使它把、、都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点
C.实验时入射角应尽量小一些,以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面.保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图乙所示.此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关.频率大,折射率________(填“大”或“小”)
(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质,如图丙、丁所示。保持相同的入射角,测得折射角分别为、,则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________n介质(填“”或“”)。此实验初步表明:对于一定频率的光,折射率与介质材料有关。
【答案】(1)B
(2)大
(3)
【详解】(1)A.在白纸上画出一条直线a作为界面,把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动,将玻璃砖取下,画出直线代表玻璃砖的另一边,而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和,故A错误;
B.在玻璃砖一侧插上大头针、,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使把挡住,这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧,插上大头针,使它把、都挡住,再插上大头针,使它把、、都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点,故B正确;
C.实验时入射角应尽量大一些,但也不能太大(接近),以减小实验误差,故C错误;
故选B。
(2)由图乙可知,入射角相同,绿光的折射角小于红光的折射角,根据光的折射定律
可知绿光的折射率大于红光的折射率,又因为绿光的频率大于红光的频率,所以频率大,折射率大。
(3)根据折射定律可知,玻璃的折射率为
该介质的折射率为
其中
所以
6.(2024·湖北·高考真题)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线和,交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴,并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线、,、是垂足,并用米尺分别测量、的长度x和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像,如图(b)所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是_____(单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据图像,可得玻璃砖的折射率为_____(保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B
(2)1.57
(3)不变
【详解】(1)A.入射角适当即可,不能太小,入射角太小,导致折射角太小,测量的误差会变大,故A错误;
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差,故B正确;
C.相同的材料在各点的折射效果都一样,故C错误。
故选B。
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为,根据几何关系可得入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
折射率
可知图像斜率大小等于折射率,即
(3)根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果不变。
二、用双缝干涉实验测量光的波长
7.(2026·山东·高考真题)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。
(1)如图甲所示,将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有__________(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。
(2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离______cm。
(3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距_______mm(保留两位有效数字)。
(4)利用公式_______________(用、和表示),某同学计算得该激光的波长为,此波长的光为电磁波中的__________(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。
【答案】(1)亮度高
(2)31.25(31.23~31.27)
(3)0.40
(4) 可见光
【详解】(1)激光的亮度高特点使它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,如果直接射入眼睛会对眼睛造成不可逆转的伤害。
(2)根据题图甲可知,双缝所在位置为
光传感器所在的位置为
因此双缝到光传感器的距离
(3)根据题图乙可知,区域有6个条纹间距,则条纹间距
(4)[1]根据双缝干涉条纹间距公式
得
[2]波长在可见光波段,因此此波长的光为电磁波中的可见光。
8.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中________处(填“A”或“B”)。
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________。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
【答案】(1)BC
(2) B 3.185(3.183~3.187)
(3)C
【详解】(1)A.最高点小球速度为0,有加速过程造成摆动不明显,计时不准确,摆球在最低点速度最快,因此需要在最低点开始计时,A错误;
B.变压器原、副线圈上为交变电压,使用多用电表的交流电压挡测量,B正确;
C.用多用电表测电阻之前需要先进行欧姆调零,C正确。
故选BC。
(2)[1]双缝应置于单缝后边,因此A为单缝,B为双缝;
[2]螺旋测微器读数为
(3)A.表头断路,表笔连任意两端,电流都无法通过表头,均不发生偏转,A错误;
B.电阻断路,连接A、B时,电流通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头偏转,B错误;
C.电阻断路,连接A、B时,电流无法通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头不偏转;连接A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,C正确。
故选C。
9.(2024·河北·高考真题)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图1所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据,判断单色光1为____________(填“红光”或“绿光”)。
【答案】绿光
【详解】根据,可得
由图表带入数据可知
故
则
已知绿光的波长小于红光波长,则单色光1是绿光。
10.(2022·海南·高考真题)在用双缝干涉测量光的波长的实验中,如图所示,则:
①a、b分别是( )
A.单缝和双缝 B.双缝和单缝 C.单缝和单缝 D.双缝和双缝
②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是__________。(用x、d、L表示)
【答案】 A
【详解】①[1]由双缝干涉原理可知,先用滤光片得到单色光,然用单缝得到细长的光源,最后用双缝得到两束相干光,故a、b分别单缝和双缝。
故选A。
②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则相邻亮条纹间距为
根据可得光的波长是
11.(2021·浙江·高考真题)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是___________。(单选)
A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是___________ (单选)
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
【答案】 C D
【详解】①[1]若粗调后看不到清晰的干涉条纹,看到的是模糊不清的条纹,则最可能的原因是单缝与双缝不平行;要使条纹变得清晰,值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。
故选C。
②[2]根据
可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l,减小双缝的间距d;
故选D。
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