第四章 光 专题八 光学实验综合 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理光学实验复习讲义通过思维导图系统梳理知识体系，以“测量玻璃的折射率”和“双缝干涉测波长”为核心，用表格对比实验原理、器材、数据处理等要点，按“基础目标-核心规律-实验技能-拓展迁移”递进呈现，突出光路确定、误差分析等重难点，构建清晰的知识脉络。 讲义亮点在于实验技能分层设计，如用单位圆法、逐差法处理数据，结合测量三角形玻璃砖折射率等考向题，培养科学思维与科学探究素养。每个考点配“重难诠释”和误差控制表，基础生掌握操作规范，优秀生实现原理迁移，助力教师实施精准化复习教学。

重难专题八 光学实验 1.基础目标：掌握“测量玻璃的折射率”的实验原理 n=sinθ1/sinθ2、插针法确定光路的步骤与数据处理方法。 2.核心规律：掌握“用双缝干涉测量光的波长”的原理 λ=dΔx/L、装置结构和测量头读数，会用“测多算少”求条纹间距。 3.实验技能：会进行数据处理（图象法、逐差法、多次平均）与系统、偶然误差分析，牢记减小误差的关键操作。 4.拓展迁移：了解干涉法检查平面、观察衍射与偏振等演示实验，能在新情境下设计实验方案并完成原理迁移。 【思维导图】 考点一 实验一：测量玻璃的折射率（原理与器材） 1．实验原理：依据光的折射定律，光由空气射入玻璃时 n=sinθ1/sinθ2。用插针法记录入射光线和出射光线，反推出玻璃砖内部的折射光线，测出入射角 θ1、折射角 θ2 即可求出 n。 2．实验器材：两面平行的玻璃砖、白纸、木板（或泡沫板）、大头针四枚、量角器（或圆规、刻度尺）、铅笔和直尺。 3．光路的确定：把玻璃砖平放在白纸上描下两界面 aa′、bb′；在入射侧插 P1、P2 确定入射光线，在出射侧透过玻璃砖观察，插 P3 使其挡住 P1、P2 的像，插 P4 挡住 P3 及 P1、P2 的像，P3、P4 即确定出射光线，连接两界面上的点得到砖内折射光线。 4．两种数据处理：①量角法——量出 θ1、θ2，算正弦之比，多次改变入射角取平均；②单位圆法——以入射点为圆心作同一半径的圆，由两光线向法线作垂线，用两垂线段长度之比代替正弦之比，可免去量角、减小误差。 重难诠释　①实验的核心是“留迹法”：用大头针把看不见的光路在纸上记录下来，P3、P4 必须在“看起来挡住前面所有针（像）”的同一条视线上。②玻璃砖两个界面平行，故出射光线与入射光线平行（发生侧移），可据此检验光路是否画对。③θ 一律对法线而言，切勿对界面取角。④单位圆法中两条垂线段必须取自同一个圆（半径相同），其长度比才等于正弦比。 考点二 实验一：步骤、数据处理与误差分析 1．实验步骤：①铺纸、画界面 aa′，将玻璃砖一侧对齐并描下另一界面 bb′；②在入射侧插 P1、P2；③视线透过玻璃砖，先插 P3 挡住 P1、P2 的像，再插 P4 挡住 P3 及前面各针的像；④移去玻璃砖和大头针，过针孔连线得到入射、出射光线，连接两界面交点得内部光路；⑤量角（或作单位圆）计算 n，改变入射角重复 3~5 次。 2．关键操作：大头针之间距离适当大些、视线严格共线；玻璃砖界面要一次画准，实验过程中玻璃砖不可移动；入射角一般取 30°~60°。 3．数据处理：列表记录每组 θ1、θ2 及 n 后取平均值；也可以 sinθ1 为纵轴、sinθ2 为横轴描点作图，得到过原点的直线，其斜率即为折射率 n。 4．误差分析：界面画偏、玻璃砖发生平移或两界面不平行会带来系统误差；针距过小、入射角过小、针孔连线粗疏带来偶然误差。玻璃砖的宽窄不影响 n 的结果；适当增大入射角可减小角度的相对误差。 实验一关键操作与误差控制 环节 正确操作 目的与误差影响 插大头针 针距适当大；P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住 P3 及前面各针的像 视线共线，确定的光路方向更准 画界面、放砖 界面紧贴玻璃砖一次画准，实验中玻璃砖不可移动 界面错位、砖移动会造成系统误差 选入射角 入射角取 30°~60°，不过小、不接近 90° 过小则折射角小、相对误差大；过大针像暗淡 数据处理 多次改变入射角取平均，或作 sinθ1−sinθ2 图线 图线斜率即 n，减小偶然误差 重难诠释　①若玻璃砖上移、下移但两界面仍与所画界线平行，测得的 n 不变；若玻璃砖转动使界面与界线不平行，则结果偏大或偏小，要会定性判断。②P1、P2 及 P3、P4 间距尽量大，连线方向误差才小。③没有量角器时优先用单位圆线段比法。④本实验也可测水等液体的折射率，把玻璃砖换成长方体透明水槽即可，原理相同。 考点三 实验二：用双缝干涉测量光的波长（原理与装置） 1．实验原理：双缝干涉相邻明纹（或暗纹）间距满足 Δx=Lλ/d，变形即可求出光的波长： 其中 d 为双缝间距（器材标称已知）、L 为双缝到屏（测量头分划板）的距离（用刻度尺量）、Δx 为相邻明纹间距（用测量头测）。 2．实验装置（沿光的传播方向）：光源→滤光片（获得单色光）→单缝→双缝→遮光筒→测量头（含分划板、目镜和读数手轮）。各元件应等高共轴，单缝与双缝相互平行。 3．测量头读数：测量头手轮为螺旋测微结构，精度 0.01 mm；转动手轮使分划板中心刻线对齐某条明纹中心，读取该条纹位置；分划板刻线要与干涉条纹平行。 4． “测多算少”求 Δx：依次读出第 1 条到第 n 条明纹中心的位置，若第 1 条与第 n 条中心距离为 a，则相邻条纹间距： 用多条条纹平均，避免只测相邻两条带来的较大误差。 重难诠释　①滤光片的作用是得到单色光，不加滤光片用白光时中央为白纹、两侧为彩色，不便测量。②单缝在前、双缝在后，单缝相当于线光源，保证到达双缝的光相干；单缝与双缝必须平行且正对。③Δx 是相邻“同色同名”条纹中心间距，数间隔数时是“条数减一”，不要数成 n。④L 用毫米刻度尺量、Δx 用测量头，主要误差来自 Δx 的对齐与读数。 考点四 实验二：步骤、数据处理与误差分析 1．实验步骤：按顺序安装元件并调成等高共轴，使单缝与双缝平行；放入滤光片；接通光源，先在筒尾用眼看到清晰条纹，再装上测量头；调节目镜使分划板刻线清晰并与条纹平行；转动手轮让刻线依次对齐若干条明纹中心，逐一读数记录。 2．数据处理：列表记录各明纹读数，用逐差法（测多算少）算出 Δx，用刻度尺量出 L，连同已知 d 代入 λ=dΔx/L；可改变 L 多测几组取平均。 3．现象与调节：条纹不清晰多因单双缝不平行或未共轴；条纹太密可增大 L、减小 d 或换用波长更长的单色光；刻线与条纹不平行会导致对齐不准。 4．误差分析：为避免手轮的回程（空程）误差，测量过程中手轮必须始终沿同一方向转动；测多条条纹取平均、增大 L 使 Δx 变大，都能减小相对误差；d 为厂商标称值，其误差计入系统误差。 实验二常见问题与调节方法 现象或问题 产生原因 调节与处理办法 条纹模糊、看不清 单缝与双缝不平行、各元件未共轴 调单双缝平行、元件等高共轴、调焦目镜 条纹太密、不易测量 L 偏小、d 偏大或光波长偏短 增大 L、换间距更小的双缝或更长波长滤光片 手轮读数有回程差 手轮正反向来回转动 测量时手轮始终沿同一方向旋转对齐 Δx 误差偏大 只测相邻两条、刻线未与条纹平行 测多条“测多算少”，刻线调至与条纹平行 重难诠释　①手轮只能单向旋转是本实验最高频的考点，反向回旋会因螺纹间隙产生空程误差。②条纹间距与 L 成正比，适当增大 L 既能让条纹变疏又能减小 Δx 的相对误差，但 L 过大条纹会变暗。③换用红光比蓝光条纹疏（红光波长长）。④若分划板中心刻线与条纹不平行，读出的“间距”会偏小，必须先调到平行再读数。 考点五 拓展与演示实验：查平面、衍射与偏振 1．用干涉法检查平面：把标准样板放在待测平面上，一端垫一薄片形成空气劈尖，用单色光垂直照射，空气膜上下表面反射光形成等厚干涉条纹。条纹平直等距说明表面平整；某处条纹发生弯曲，说明该处有凹陷或凸起（同一条纹对应相同膜厚，弯向劈棱为凹、反之为凸）。 2．观察单缝衍射：通过可调狭缝观察线状白炽灯丝（或激光），逐渐调窄狭缝，看到亮纹变宽、衍射越来越明显，中央明纹最宽最亮、两侧递减，直观验证衍射条件与图样特征。 3．观察圆孔衍射与泊松亮斑：光通过大小可调的小圆孔出现明暗同心圆环；用小的不透明圆板可在阴影中心观察到泊松亮斑。 4．观察光的偏振：取两片偏振片，以一束光为轴相对旋转，透射光随夹角由亮到暗、正交时消光；隔着偏振片观察水面或玻璃台面的反光并旋转偏振片，反光强弱随之变化，说明反射光是部分偏振光、光是横波。 重难诠释　①检查平面依据的是“等厚干涉”：同一条纹上各点空气膜厚度相同，所以条纹弯曲方向能反推凹凸，注意结合劈棱位置判断。②狭缝由宽变窄时，先是亮线变细，窄到一定程度才出现明显衍射并向两侧展开，这一过程体现“尺寸与波长相近才明显衍射”。③偏振片正交消光、平行最亮，是检验光是否偏振的直接方法。④这些演示实验虽不要求定量测量，但常作为选择题、实验迁移题的情境出现。 考点六 光学实验综合：方法、设计与迁移 1．常用实验思想方法：留迹法（插针法记录光路）、累积放大法（测多条条纹再除以间隔数求 Δx）、图象法（作 sinθ1−sinθ2 直线用斜率求 n）、控制变量法与等效替代法。 2．原理迁移：由 n=sinθ1/sinθ2 可测液体、未知透明介质的折射率，也可结合全反射用临界角测 n；由 Δx=Lλ/d 可比较不同色光波长、测未知波长，或在已知 λ 时测双缝间距、薄片厚度等。 3．创新与数字化情境：用激光代替普通光源、用光传感器采集屏上光强分布、用摄像头与软件识别条纹间距等；面对新器材要能依据相同原理设计步骤、说明各元件作用。 4．实验题答题规范：先写清实验原理公式，再画出装置或光路图，按“安装—调节—测量—记录—处理”组织步骤，会设计数据记录表格，并能指出误差来源（系统/偶然）和减小误差的改进措施。 两大光学实验对比一览 项目 实验一 测量玻璃的折射率 实验二 双缝干涉测波长 实验原理 （折射定律） 核心方法 插针法（留迹）确定光路 测多算少求相邻条纹间距 Δx 关键器材 平行玻璃砖、大头针、量角器/圆规 滤光片、单双缝、遮光筒、测量头 直接测量 入射角 θ1、折射角 θ2 距离 L、各明纹位置（求 Δx） 数据处理 正弦比 / 单位圆线段比 / 图象斜率 逐差求 Δx 后代公式，多组平均 减小误差关键 界面画准、砖不动、针距大、角适中 单双缝平行共轴、手轮单向旋转 重难诠释　①两个实验一个依托折射定律、一个依托双缝干涉，原理公式、测量量和误差来源要对比记清，避免张冠李戴。②凡涉及“多次/多条”测量，目的都是减小偶然误差；凡涉及仪器零点、标称值、界面位置的，多属系统误差。③图象法求斜率时注意纵横轴分别是什么量、斜率是否正好等于目标量。④新情境题先回归基本原理公式，再把新器材对应到熟悉的元件（如激光对应光源、传感器对应测量头），问题即可迎刃而解。 考向1 测量三角形玻璃砖的折射率 一、实验题 1．（25-26高二上·广州华南师大附中·期末）某实验小组的甲同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。 他先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，________。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步骤为（　　） 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，使挡住的像和、的像 (2)如图所示，甲同学通过量角器测出及与边的夹角为45°，由以上数据可得该玻璃的折射率________；（结果保留三位有效数字） (3)根据前面的结论，在一侧________（填“能”或“不能”）看到大头针、的像。 2．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）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相交于点； ③在CO的连线插入两枚大头针确定入射光； ④出射光路通过插针法来确定。 (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．只在侧面B外插入一枚大头针也可以确定出射光路 (2)撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为（锐角），则玻璃砖折射率___________；（用、表示） (3)在另一次实验操作中，该同学换了另一块同种材料、角度不同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___________。 3．（25-26高三下·广东揭阳·学情调研）青少年创客比赛中，一小组利用直角三角形玻璃砖搭建迷你光路迷宫，为了搭建该迷宫，小组某同学用插针法测定了玻璃砖的折射率。如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖中，BC和AC面为光学面，该同学在BC面下侧插了两枚大头针、，使，并在AC上侧插入另两枚大头针、，然后用量角器测量出射光线、与AC界面的夹角恰好也为，则下列说法正确的是（    ） A．应选用较粗的大头针进行操作 B．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离要适当大些 C．玻璃砖的折射率 4．（25-26高二下·山东师大附中·期中）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）以下为实验步骤： 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），并作一条直线与平行，测得，如图（b）所示； ②将玻璃砖放置且重合于、、三点，用激光笔发出红光，调整入射角，使红光恰好经过直线； 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测得入射光线与的夹角为； （2）在步骤③中，两枚大头针的插入顺序为________（选填“、”或“、”）； （3）玻璃砖对红光的折射率为________； （4）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”）。 考向2 测量平行玻璃砖的折射率 一、实验题 1．（25-26高二上·景德镇乐平一中·期末）如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。 (1)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是（     ） A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽量小些 C．大头针应垂直地插在纸面上 D．大头针和及和之间的距离适当大些 (2)在实验中，先在白纸上描出玻璃砖两个平行面的边界和，正确操作后，作出的光路图如图甲所示。然后以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再分别过、点作法线的垂线，垂足分别为、点，如图乙所示。 ①在插时，应使_____（填字母）； A．只挡住的像    B．只挡住    C．同时挡住和、的像 ②该玻璃砖的折射率_____（用图乙中线段的字母表示）。 2．（25-26高二上·贵州毕节黔西·期末）某学习小组在进行课本中的“测量玻璃的折射率”实验： (1)该组同学在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，依次插上大头针和，在插时，应使挡住___（选填“”“”或“和”）的像，在插时，应使挡住___（选填“”“、和”）的像。 (2)在该实验中，下列操作能减小实验误差的是_______（填字母）。 A．和的距离应适当取大些 B．选择宽度较窄、厚度适中的玻璃进行实验 C．进行多次实验测量取平均值得到折射率 (3)在完成了光路图以后，一位同学用圆规和刻度尺，以入射点O为圆心，OA为半径画圆，与折射光线交于B点，过A点和B点作法线的垂线，与法线的交点分别为C点和D点，如图乙所示。用刻度尺测得AC长度为6.0cm，BD长度为4.0cm，则玻璃砖的折射率_______。 (4)某同学画出的玻璃砖界面、如图丙所示（玻璃砖两边界均与和平行）。其它操作均正确，该同学测得的折射率与真实值相比___（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 3．（26-27高三上·深圳高级中学·开学摸底）在“测玻璃的折射率”实验中： (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是 。 A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽可能的小 C．大头针和及和之间的距离适当大些 D．实验中可以移动玻璃砖让大头针、、、共线 (2)从和一侧观察时，发现挡住、的像，但没挡住本身，这说明大头针____（选填“”、“”）没放在准确的位置。 4．（25-26高二上·江苏南京·期末）如图1所示，用图中装置完成“测定玻璃砖折射率”的实验，和为玻璃砖的两个界面，O为直线AO与的交点，直线OA上竖直地插着、两枚大头针。 (1)下列说法中，正确的是______ A．大头针，的间距应该适当取大一点 B．AO光线的入射角变大时，光线在边界可能发生全反射 C．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 D．选用两光学表面间距小的玻璃砖，实验数据会更准确 (2)插大头针时，应使挡住______。 (3)在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图2所示，若测得，，则可求出玻璃砖的折射率______。 (4)如图3、4所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，两人均以、为界面画光路图。其他操作均正确。则甲同学测得的折射率______真实值；乙同学测得的折射率______真实值。（均选填“＞”“＜”或“＝”） 5．（26-27高三上·山东·学情综合诊断）某实验小组用插针法探究玻璃的折射率与哪些因素有关。 (1)为了确定光路，需按图甲进行实验。在玻璃砖一侧插上大头针、。眼睛在另一侧透过玻璃砖观察两个大头针的像，使把遮住，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、都遮住，再插上大头针，使它把__________都遮住，这样就可以确定出射光线和出射点。 (2)可见光中，红光的频率是最低的。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。由此表明，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”）。 (3)用同一束激光以相同的入射角分别入射玻璃砖和某相同形状透明介质材料，光路图如图丙、丁所示。测得折射角分别为（），则玻璃和该介质的折射率大小关系为__________（填“”、“”或“”）。 考向3 测量折射率的创新实验 一、实验题 1．（2026·海南·最后一卷）某物理兴趣小组设计实验测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图乙所示，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，其圆心为O。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。 ①用10分度的游标卡尺测得圆柱体底面的直径如图甲所示，则该直径D=________cm。 ②激光束射到底面上的A点，入射光线为CA，用铅笔挡光，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，如图乙所示。过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，过E点作EF 垂直AC，垂足为F，测得EF和AE的长度，通过计算得到入射角的正弦值为0.6，则圆柱体的折射率为________。（结果保留两位有效数字） 2．（25-26高二下·辽宁营口·学情调研）某小组欲测量玻璃的折射率，所用器材有：平行玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸、激光笔等。 (1)第一小组用一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线（互相平行）和四个大头针扎下的针孔如图所示，其中实验操作正确的是_____（填正确答案标号）。 A． B． C． D． (2)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光路，以入射点为圆心画圆，与入射光线、折射光线分别交于点，再过点作法线的垂线，垂足分别为点，如图甲所示，则玻璃砖的折射率_____。（用图中线段的字母表示） (3)在用插针法测量玻璃的折射率的实验中，某位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置（图中阴影）的关系如图乙所示，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则测得的折射率与真实值相比_____（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (4)第二组同学用激光笔和透明平行玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下： ①将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。 ②激光笔发出的激光从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的点后反射到点射出。用大头针在白纸上标记点、点和激光笔出光孔的位置。 ③移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与面的边界交于点，如图丙所示。 ④用刻度尺测量和的长度和，测量时示数如图丁所示，_____cm，测得。 ⑤利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式_____；代入测得的数据可得折射率_____（结果保留三位有效数字）。 3．（25-26高二下·福州一中·期中）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”）。 考向4 双缝干涉测波长 一、单选题 1．（25-26高二上·山东博兴·阶段性检测）利用如图所示的实验装置，研究双缝干涉现象并测量出光的波长，下列说法正确的是（     ） A．单缝的作用是形成两个振动情况相同的光源 B．若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况 C．若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况 D．若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，干涉条纹会变窄 2．（25-26高二上·江苏南通如东·期末）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示，关于该实验下列说法中正确的是（   ） A．减小单、双缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 B．可用测量头测出两相邻亮条纹中心间的距离直接作为条纹间距 C．若观察到的干涉图样较为模糊，可以调节拨杆来调整单缝的角度使图样清晰 D．若通过目镜发现亮条纹与分划板竖线未对齐（如图乙），可调节拨杆进行调整 3．（26-27高三上·山东济南·摸底）用同一双缝干涉装置进行实验，以下符合红光和绿光干涉图样的是（   ） A． B． C． D． 二、实验题 4．（25-26高三上·衡水阜城实验中学·期末）如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： (1)在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏（含测量头）。 (2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是________． A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大 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．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 (3)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示，为2.320 mm．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此示数为________ mm。 (4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝__________，（用Δx、l、d表示）求得所测红光波长为660nm。 5．（25-26高二上·周至县第四中学·期末）某物理兴趣小组在用如图甲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)某同学在实验过程中通过有关操作使干涉条纹由图乙变为图丙，他的操作是以下的哪项（　　） 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，测得光源到单缝间距为L1，单缝到双缝间距为，双缝到光屏间距为，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，第五条纹位置为x5，则该单色光的波长为=___________。 6．（25-26高二上·江苏南通·期末）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），如图甲所示。 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______（选填“垂直”或“平行”）放置。 (2)M、N、P三个光学元件依次为 （选填“A、B、C”） A．双缝、滤光片、单缝 B．滤光片、单缝、双缝 C．双缝、单缝、滤光片 (3)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．仅增大单缝到双缝的距离，观察到条纹间距增大 B．仅换用红色的滤光片，观察到条纹间距增大 C．仅换用更长的遮光筒，观察到条纹间距减小 D．仅去掉滤光片，仍能观察到干涉条纹 (4)移动测量头上的手轮，使分划板中心刻线与第1条亮条纹中心对齐，图乙为此时50分度游标卡尺的读数_______mm，继续转动手轮，直到分划板中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时游标卡尺的读数为x5。已知双缝间距离为d，双缝到毛玻璃屏间距离为L，则单色光波长_______（用题中符号表示）。 一、单选题 1．（2026·山东实验中学·模拟）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示。接通电源使光源正常工作。以下说法中正确的是（     ） A．、、三个光学元件依次为滤光片、双缝、单缝 B．如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹如图丙所示，则波长的测量值偏小 C．通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示，出现这种现象的原因是测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移 D．通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示，出现这种现象的原因是测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移 二、实验题 2．（2026·南宁三中·二调）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依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图甲所示。 (1)图甲中的M、N、P三个光学元件依次为________； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)调整好光具座后，某同学仅换用红色、蓝色两种滤光片分别做实验，所得图样分别如图乙、丙所示，则乙图对应的是用________滤光片得到的图样（选填“红色”“蓝色”） (3)该同学在光屏上观察到如图丁所示的干涉图样后，他先将测量头的分划板中心刻线与A亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图戊所示，此时读数为________mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图己中手轮上的示数，若已知该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 3．（2026·河北师大附中&石家庄九中·二模）如图甲所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置，请回答以下问题。 (1)图甲中虚线框内从左向右的三个元件依次排列，最佳排列顺序为________。 A．单缝、双缝、滤光片 B．单缝、滤光片、双缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)用测量头测量相邻两条亮条纹的间距时，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，此时手轮上的读数为1.650mm，然后转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，如图乙所示，此时手轮上的读数为________mm。 (3)已知双缝间的距离d＝0.5mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L＝1.0m，则光的波长为________ nm。 4．（2026·天津四十七中·学情自测）如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。 (1)下列说法正确的是________。 A．各元件的中心应位于遮光筒的轴线上，且保证单缝和双缝平行 B．若仅将红色滤光片换为绿色滤光片，屏上条纹会变稀疏 C．若将光源换成红色激光，不需要单缝也能获得清晰的干涉条纹 (2)某次实验中，该装置双缝间距d=0.20mm，双缝到光屏的距离l=700mm，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A条纹中心对齐，此时手轮上的示数为________mm（如图丙所示），然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图丁中手轮上的示数，则形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 5．（2026·重庆巴蜀中学·模拟）一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面），现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器。补充完成如下实验操作： （1）先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示。 （2）在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图），用P1、P2的连线表示入射光线。 （3）在bb′一侧观察P1、P2经bb′折射、aa′反射，再经bb′折射后的像，在适当的位置竖直插上大头针P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上；再插上大头针P4，让它挡住____________________。P3、P4的位置如图所示。 （4）移去玻璃砖与大头针。请在题图中完成光路图，并标出过P1、P2的入射光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2________。 （5）此玻璃的折射率为n=________（用θ1、θ2表示）。 6．（2026·邢台清河中学·选拔考）(1)如图甲，在使用“插针法”测定玻璃折射率的操作环节，下列说法正确的是______（填正确答案标号）。 A．在插P3时P3只挡住P1的像 B．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些 C．为减小测量误差，入射角应尽可能大，保证折射光线足够清晰 (2)实验小组再用细激光束完成实验，如图乙，分别用红光和绿光重复上述实验，保持激光入射角完全相同，说明______（填“红光”或“绿光”）在该玻璃中的折射率更大，若用上述红光和绿光分别做双缝干涉实验，保持双缝间距和双缝到光屏距离不变，______（填“红光”或“绿光”）在光屏上得到的相邻亮条纹间距更大。 (3)若测得激光入射角为，在玻璃中的折射角为，如图丙，该单色激光束射向双缝，做双缝干涉实验中双缝间距为，双缝到光屏的距离为，第1条亮条纹到第6条亮条纹的间距为，则该玻璃对该激光的折射率______，该激光的波长______（用题目给出的物理量表示）。 7．（2026·天津·二模） (1)在“测玻璃的折射率”实验中：甲同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率___________。 (2)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图i、ii所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比___________；乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）； 8．（2026·四川泸州泸县二中&泸县二实高·一诊）某兴趣小组为了测量玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，如图甲在棱镜的左侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的右侧观察到和的像。当的像恰好被的像挡住时，插上大头针和，使挡住、的像，挡住和、的像，在纸上标出的大头针位置并用直线记录下边的位置 (1)下列哪个措施能够提高实验准确程度（     ） A．选用截面为正三角形的三棱镜 B．让和的连线与垂直 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离适当大点 (2)完成插针后，若要测出折射率还应在白纸上记录下边的位置_________（选填“”或“”），才能完成如图乙所示的光路，并测出穿过界面的光线入射角、出射角的角度，则玻璃三棱镜的折射率为___________。 9．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”）。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难专题八 光学实验 1.基础目标：掌握“测量玻璃的折射率”的实验原理 n=sinθ1/sinθ2、插针法确定光路的步骤与数据处理方法。 2.核心规律：掌握“用双缝干涉测量光的波长”的原理 λ=dΔx/L、装置结构和测量头读数，会用“测多算少”求条纹间距。 3.实验技能：会进行数据处理（图象法、逐差法、多次平均）与系统、偶然误差分析，牢记减小误差的关键操作。 4.拓展迁移：了解干涉法检查平面、观察衍射与偏振等演示实验，能在新情境下设计实验方案并完成原理迁移。 【思维导图】 考点一 实验一：测量玻璃的折射率（原理与器材） 1．实验原理：依据光的折射定律，光由空气射入玻璃时n＝。用插针法记录入射光线和出射光线，反推出玻璃砖内部的折射光线，测出入射角 θ1、折射角 θ2 即可求出 n。 n＝ 2．实验器材：两面平行的玻璃砖、白纸、木板（或泡沫板）、大头针四枚、量角器（或圆规、刻度尺）、铅笔和直尺。 3．光路的确定：把玻璃砖平放在白纸上描下两界面 aa′、bb′；在入射侧插 P1、P2 确定入射光线，在出射侧透过玻璃砖观察，插 P3 使其挡住 P1、P2 的像，插 P4 挡住 P3 及 P1、P2 的像，P3、P4 即确定出射光线，连接两界面上的点得到砖内折射光线。 4．两种数据处理：①量角法——量出 θ1、θ2，算正弦之比，多次改变入射角取平均；②单位圆法——以入射点为圆心作同一半径的圆，由两光线向法线作垂线，用两垂线段长度之比代替正弦之比，可免去量角、减小误差。 重难诠释　①实验的核心是“留迹法”：用大头针把看不见的光路在纸上记录下来，P3、P4 必须在“看起来挡住前面所有针（像）”的同一条视线上。②玻璃砖两个界面平行，故出射光线与入射光线平行（发生侧移），可据此检验光路是否画对。③θ 一律对法线而言，切勿对界面取角。④单位圆法中两条垂线段必须取自同一个圆（半径相同），其长度比才等于正弦比。 考点二 实验一：步骤、数据处理与误差分析 1．实验步骤：①铺纸、画界面 aa′，将玻璃砖一侧对齐并描下另一界面 bb′；②在入射侧插 P1、P2；③视线透过玻璃砖，先插 P3 挡住 P1、P2 的像，再插 P4 挡住 P3 及前面各针的像；④移去玻璃砖和大头针，过针孔连线得到入射、出射光线，连接两界面交点得内部光路；⑤量角（或作单位圆）计算 n，改变入射角重复 3~5 次。 2．关键操作：大头针之间距离适当大些、视线严格共线；玻璃砖界面要一次画准，实验过程中玻璃砖不可移动；入射角一般取 30°~60°。 3．数据处理：列表记录每组 θ1、θ2 及 n 后取平均值；也可以 sinθ1 为纵轴、sinθ2 为横轴描点作图，得到过原点的直线，其斜率即为折射率 n。 4．误差分析：界面画偏、玻璃砖发生平移或两界面不平行会带来系统误差；针距过小、入射角过小、针孔连线粗疏带来偶然误差。玻璃砖的宽窄不影响 n 的结果；适当增大入射角可减小角度的相对误差。 实验一关键操作与误差控制 环节 正确操作 目的与误差影响 插大头针 针距适当大；P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住 P3 及前面各针的像 视线共线，确定的光路方向更准 画界面、放砖 界面紧贴玻璃砖一次画准，实验中玻璃砖不可移动 界面错位、砖移动会造成系统误差 选入射角 入射角取 30°~60°，不过小、不接近 90° 过小则折射角小、相对误差大；过大针像暗淡 数据处理 多次改变入射角取平均，或作 sinθ1−sinθ2 图线 图线斜率即 n，减小偶然误差 重难诠释　①若玻璃砖上移、下移但两界面仍与所画界线平行，测得的 n 不变；若玻璃砖转动使界面与界线不平行，则结果偏大或偏小，要会定性判断。②P1、P2 及 P3、P4 间距尽量大，连线方向误差才小。③没有量角器时优先用单位圆线段比法。④本实验也可测水等液体的折射率，把玻璃砖换成长方体透明水槽即可，原理相同。 考点三 实验二：用双缝干涉测量光的波长（原理与装置） 1．实验原理：双缝干涉相邻明纹（或暗纹）间距满足 Δx=Lλ/d，变形即可求出光的波长： 其中 d 为双缝间距（器材标称已知）、L 为双缝到屏（测量头分划板）的距离（用刻度尺量）、Δx 为相邻明纹间距（用测量头测）。 2．实验装置（沿光的传播方向）：光源→滤光片（获得单色光）→单缝→双缝→遮光筒→测量头（含分划板、目镜和读数手轮）。各元件应等高共轴，单缝与双缝相互平行。 3．测量头读数：测量头手轮为螺旋测微结构，精度 0.01 mm；转动手轮使分划板中心刻线对齐某条明纹中心，读取该条纹位置；分划板刻线要与干涉条纹平行。 4． “测多算少”求 Δx：依次读出第 1 条到第 n 条明纹中心的位置，若第 1 条与第 n 条中心距离为 a，则相邻条纹间距： 用多条条纹平均，避免只测相邻两条带来的较大误差。 重难诠释　①滤光片的作用是得到单色光，不加滤光片用白光时中央为白纹、两侧为彩色，不便测量。②单缝在前、双缝在后，单缝相当于线光源，保证到达双缝的光相干；单缝与双缝必须平行且正对。③Δx 是相邻“同色同名”条纹中心间距，数间隔数时是“条数减一”，不要数成 n。④L 用毫米刻度尺量、Δx 用测量头，主要误差来自 Δx 的对齐与读数。 考点四 实验二：步骤、数据处理与误差分析 1．实验步骤：按顺序安装元件并调成等高共轴，使单缝与双缝平行；放入滤光片；接通光源，先在筒尾用眼看到清晰条纹，再装上测量头；调节目镜使分划板刻线清晰并与条纹平行；转动手轮让刻线依次对齐若干条明纹中心，逐一读数记录。 2．数据处理：列表记录各明纹读数，用逐差法（测多算少）算出 Δx，用刻度尺量出 L，连同已知 d 代入 λ=dΔx/L；可改变 L 多测几组取平均。 3．现象与调节：条纹不清晰多因单双缝不平行或未共轴；条纹太密可增大 L、减小 d 或换用波长更长的单色光；刻线与条纹不平行会导致对齐不准。 4．误差分析：为避免手轮的回程（空程）误差，测量过程中手轮必须始终沿同一方向转动；测多条条纹取平均、增大 L 使 Δx 变大，都能减小相对误差；d 为厂商标称值，其误差计入系统误差。 实验二常见问题与调节方法 现象或问题 产生原因 调节与处理办法 条纹模糊、看不清 单缝与双缝不平行、各元件未共轴 调单双缝平行、元件等高共轴、调焦目镜 条纹太密、不易测量 L 偏小、d 偏大或光波长偏短 增大 L、换间距更小的双缝或更长波长滤光片 手轮读数有回程差 手轮正反向来回转动 测量时手轮始终沿同一方向旋转对齐 Δx 误差偏大 只测相邻两条、刻线未与条纹平行 测多条“测多算少”，刻线调至与条纹平行 重难诠释　①手轮只能单向旋转是本实验最高频的考点，反向回旋会因螺纹间隙产生空程误差。②条纹间距与 L 成正比，适当增大 L 既能让条纹变疏又能减小 Δx 的相对误差，但 L 过大条纹会变暗。③换用红光比蓝光条纹疏（红光波长长）。④若分划板中心刻线与条纹不平行，读出的“间距”会偏小，必须先调到平行再读数。 考点五 拓展与演示实验：查平面、衍射与偏振 1．用干涉法检查平面：把标准样板放在待测平面上，一端垫一薄片形成空气劈尖，用单色光垂直照射，空气膜上下表面反射光形成等厚干涉条纹。条纹平直等距说明表面平整；某处条纹发生弯曲，说明该处有凹陷或凸起（同一条纹对应相同膜厚，弯向劈棱为凹、反之为凸）。 2．观察单缝衍射：通过可调狭缝观察线状白炽灯丝（或激光），逐渐调窄狭缝，看到亮纹变宽、衍射越来越明显，中央明纹最宽最亮、两侧递减，直观验证衍射条件与图样特征。 3．观察圆孔衍射与泊松亮斑：光通过大小可调的小圆孔出现明暗同心圆环；用小的不透明圆板可在阴影中心观察到泊松亮斑。 4．观察光的偏振：取两片偏振片，以一束光为轴相对旋转，透射光随夹角由亮到暗、正交时消光；隔着偏振片观察水面或玻璃台面的反光并旋转偏振片，反光强弱随之变化，说明反射光是部分偏振光、光是横波。 重难诠释　①检查平面依据的是“等厚干涉”：同一条纹上各点空气膜厚度相同，所以条纹弯曲方向能反推凹凸，注意结合劈棱位置判断。②狭缝由宽变窄时，先是亮线变细，窄到一定程度才出现明显衍射并向两侧展开，这一过程体现“尺寸与波长相近才明显衍射”。③偏振片正交消光、平行最亮，是检验光是否偏振的直接方法。④这些演示实验虽不要求定量测量，但常作为选择题、实验迁移题的情境出现。 考点六 光学实验综合：方法、设计与迁移 1．常用实验思想方法：留迹法（插针法记录光路）、累积放大法（测多条条纹再除以间隔数求 Δx）、图象法（作 sinθ1−sinθ2 直线用斜率求 n）、控制变量法与等效替代法。 2．原理迁移：由 n=sinθ1/sinθ2 可测液体、未知透明介质的折射率，也可结合全反射用临界角测 n；由 Δx=Lλ/d 可比较不同色光波长、测未知波长，或在已知 λ 时测双缝间距、薄片厚度等。 3．创新与数字化情境：用激光代替普通光源、用光传感器采集屏上光强分布、用摄像头与软件识别条纹间距等；面对新器材要能依据相同原理设计步骤、说明各元件作用。 4．实验题答题规范：先写清实验原理公式，再画出装置或光路图，按“安装—调节—测量—记录—处理”组织步骤，会设计数据记录表格，并能指出误差来源（系统/偶然）和减小误差的改进措施。 两大光学实验对比一览 项目 实验一 测量玻璃的折射率 实验二 双缝干涉测波长 实验原理 （折射定律） 核心方法 插针法（留迹）确定光路 测多算少求相邻条纹间距 Δx 关键器材 平行玻璃砖、大头针、量角器/圆规 滤光片、单双缝、遮光筒、测量头 直接测量 入射角 θ1、折射角 θ2 距离 L、各明纹位置（求 Δx） 数据处理 正弦比 / 单位圆线段比 / 图象斜率 逐差求 Δx 后代公式，多组平均 减小误差关键 界面画准、砖不动、针距大、角适中 单双缝平行共轴、手轮单向旋转 重难诠释　①两个实验一个依托折射定律、一个依托双缝干涉，原理公式、测量量和误差来源要对比记清，避免张冠李戴。②凡涉及“多次/多条”测量，目的都是减小偶然误差；凡涉及仪器零点、标称值、界面位置的，多属系统误差。③图象法求斜率时注意纵横轴分别是什么量、斜率是否正好等于目标量。④新情境题先回归基本原理公式，再把新器材对应到熟悉的元件（如激光对应光源、传感器对应测量头），问题即可迎刃而解。 考向1 测量三角形玻璃砖的折射率 一、实验题 1．（25-26高二上·广州华南师大附中·期末）某实验小组的甲同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。 他先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，________。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步骤为（　　） 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，使挡住的像和、的像 (2)如图所示，甲同学通过量角器测出及与边的夹角为45°，由以上数据可得该玻璃的折射率________；（结果保留三位有效数字） (3)根据前面的结论，在一侧________（填“能”或“不能”）看到大头针、的像。 【答案】(1)BD (2)1.41 (3)不能 【详解】（1）根据实验原理可知，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住的像和、的像。 故选BD。 （2）光路如图所示    根据几何关系可知光线在AC面的入射角为30°，根据折射定律可得 （3）根据几何关系可知光线在BC面的入射角为60°，因为 则光线在BC面发生全反射，在BC一侧不能看到大头针P1和P2的像。 2．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）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相交于点； ③在CO的连线插入两枚大头针确定入射光； ④出射光路通过插针法来确定。 (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．只在侧面B外插入一枚大头针也可以确定出射光路 (2)撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为（锐角），则玻璃砖折射率___________；（用、表示） (3)在另一次实验操作中，该同学换了另一块同种材料、角度不同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___________。 【答案】(1)BC (2) (3)玻璃砖顶角太大，在边发生了全反射 【详解】（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．由于光垂直入射时传播方向不变，则可确定边上的出射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，则只在侧面B外插入一枚大头针也可以确定出射光路，故C正确； 故选BC。 （2）根据几何关系可知入射角为，折射角为，如图所示 则有 （3）换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃砖，因为顶角越大，在边界的入射角越大，当入射角达到或超过临界角时发生全反射，所以在边一侧始终找不到出射光线。 3．（25-26高三下·广东揭阳·学情调研）青少年创客比赛中，一小组利用直角三角形玻璃砖搭建迷你光路迷宫，为了搭建该迷宫，小组某同学用插针法测定了玻璃砖的折射率。如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖中，BC和AC面为光学面，该同学在BC面下侧插了两枚大头针、，使，并在AC上侧插入另两枚大头针、，然后用量角器测量出射光线、与AC界面的夹角恰好也为，则下列说法正确的是（    ） A．应选用较粗的大头针进行操作 B．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离要适当大些 C．玻璃砖的折射率 【答案】BC 【详解】A．大头针要细一些，这样误差较小，故A错误； B．大头针和、和之间的距离适当大些，这样光路图画得更准确，可减小偶然误差，故B正确； C．光线从AC边射出时，入射角为，折射角为，则玻璃砖的折射率，故C正确。 故选BC。 4．（25-26高二下·山东师大附中·期中）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）以下为实验步骤： 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），并作一条直线与平行，测得，如图（b）所示； ②将玻璃砖放置且重合于、、三点，用激光笔发出红光，调整入射角，使红光恰好经过直线； 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测得入射光线与的夹角为； （2）在步骤③中，两枚大头针的插入顺序为________（选填“、”或“、”）； （3）玻璃砖对红光的折射率为________； （4）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】 、 大 【详解】（2）[1]在确定入射光线时，应先插离玻璃砖较近的大头针，再插离玻璃砖较远的大头针，这样更容易准确确定入射光线的方向。所以两枚大头针的插入顺序为，。 （3）[2]入射角：入射光线与的夹角为，因此入射光线与法线的夹角（入射角）为 折射角：，等腰三角形顶角为，由几何关系可得，光线在玻璃砖内的折射光线与法线的夹角（折射角）为 根据折射定律有： （4）[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。 考向2 测量平行玻璃砖的折射率 一、实验题 1．（25-26高二上·景德镇乐平一中·期末）如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。 (1)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是（     ） A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽量小些 C．大头针应垂直地插在纸面上 D．大头针和及和之间的距离适当大些 (2)在实验中，先在白纸上描出玻璃砖两个平行面的边界和，正确操作后，作出的光路图如图甲所示。然后以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再分别过、点作法线的垂线，垂足分别为、点，如图乙所示。 ①在插时，应使_____（填字母）； A．只挡住的像    B．只挡住    C．同时挡住和、的像 ②该玻璃砖的折射率_____（用图乙中线段的字母表示）。 【答案】(1)CD (2) C 【详解】（1）A．测量玻璃砖折射率的原理是折射定律，玻璃砖上下表面是否平行不影响折射率的测量，因此不需要选用上下表面平行的玻璃砖。故A错误； B．选择的入射角大小要适当，不能过大或过小，故B错误； C．为了便于大头针挡住前面大头针的像，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确； D．为减小实验误差，大头针和及和之间的距离适当大些，故D正确。 故选CD。 （2）① [1]为了确定最终的折射光线，在插时，应使同时挡住和、的像。 故选C。 ② [2]由三角函数可得 由于AO和BO为圆的半径，可知 由折射定律可得 2．（25-26高二上·贵州毕节黔西·期末）某学习小组在进行课本中的“测量玻璃的折射率”实验： (1)该组同学在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，依次插上大头针和，在插时，应使挡住___（选填“”“”或“和”）的像，在插时，应使挡住___（选填“”“、和”）的像。 (2)在该实验中，下列操作能减小实验误差的是_______（填字母）。 A．和的距离应适当取大些 B．选择宽度较窄、厚度适中的玻璃进行实验 C．进行多次实验测量取平均值得到折射率 (3)在完成了光路图以后，一位同学用圆规和刻度尺，以入射点O为圆心，OA为半径画圆，与折射光线交于B点，过A点和B点作法线的垂线，与法线的交点分别为C点和D点，如图乙所示。用刻度尺测得AC长度为6.0cm，BD长度为4.0cm，则玻璃砖的折射率_______。 (4)某同学画出的玻璃砖界面、如图丙所示（玻璃砖两边界均与和平行）。其它操作均正确，该同学测得的折射率与真实值相比___（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1) 和 、和 (2)AC (3)1.5 (4)偏小 【详解】（1）[1]插大头针的目的是确定光线的传播路径，插时，应使挡住和的像，保证在的折射光线上。 [2]插时，应使挡住、和的像（保证在该光线上） （2）A．和距离适当取大些，能更准确确定光线方向，减小误差，故A正确； B．选择宽度较大的玻璃砖，可增大光线侧移量；减小测量的相对误差，故B错误； C．进行多次测量求平均值，能减小偶然误差，故C正确。 故选AC。 （3）根据折射定律 由图可得，， 折射率 （4）如图所示 实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与平行，所以入射角的测量值等于真实值，根据，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。 3．（26-27高三上·深圳高级中学·开学摸底）在“测玻璃的折射率”实验中： (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是 。 A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽可能的小 C．大头针和及和之间的距离适当大些 D．实验中可以移动玻璃砖让大头针、、、共线 (2)从和一侧观察时，发现挡住、的像，但没挡住本身，这说明大头针____（选填“”、“”）没放在准确的位置。 【答案】(1)C (2)P₃ 【详解】（1）A．测量折射率的关键是确定界面处的入射角和折射角，玻璃砖上下表面不必都平行，因此“必须”选用上下表面平行的玻璃砖不正确，故A错误； B．入射角过小会使折射角也较小，测量误差的相对影响增大，入射角应取适当大小，不能一味尽可能小，故B错误； C．适当增大同一对大头针之间的距离，可以使所确定的直线更准确，减小定位和测角误差，故C正确； D．玻璃砖移动后，玻璃砖边界与纸面上所画边界不再重合，原有光路关系被破坏，不能靠移动玻璃砖来使四枚大头针共线，故D错误。 故选C。 （2）从P₃、P₄一侧观察时，P₄能够挡住P₁、P₂的像，说明P₄已处在两像的视线上。正确操作还应使P₃与P₄及P₁、P₂的像同时共线；既然P₄没有挡住P₃本身，说明P₃没有放在这条视线上，因此应选填P₃。 4．（25-26高二上·江苏南京·期末）如图1所示，用图中装置完成“测定玻璃砖折射率”的实验，和为玻璃砖的两个界面，O为直线AO与的交点，直线OA上竖直地插着、两枚大头针。 (1)下列说法中，正确的是______ A．大头针，的间距应该适当取大一点 B．AO光线的入射角变大时，光线在边界可能发生全反射 C．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 D．选用两光学表面间距小的玻璃砖，实验数据会更准确 (2)插大头针时，应使挡住______。 (3)在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图2所示，若测得，，则可求出玻璃砖的折射率______。 (4)如图3、4所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，两人均以、为界面画光路图。其他操作均正确。则甲同学测得的折射率______真实值；乙同学测得的折射率______真实值。（均选填“＞”“＜”或“＝”） 【答案】(1)A (2)、的像 (3)1.5 (4) 【详解】（1）A．大头针、间距适当大一些，确定入射光线时误差更小，故A正确； B．玻璃砖两界面平行，处的入射角等于处的折射角，根据光路可逆，光线一定能从射出，不可能发生全反射，故B错误； C．入射角过大时，出射光强度很弱，难以准确确定大头针位置，误差会增大，并非越大越好，故C错误； D．玻璃砖光学表面间距越小（越薄），折射光线的误差越大，实验准确度越低，故D错误。 故选A。 （2）插时，需要让挡住、透过玻璃砖的像，才能确定折射光线的位置。 （3）根据折射定律 由几何关系：，，且（同圆半径相等） 因此 （4）[1]甲画出的在真实界面下方，作图得到的折射角比真实折射角偏大，由，测得折射率小于真实值。 [2]只要操作正确，界面画法正确，玻璃砖形状不影响折射率测量，测得折射率等于真实值。 5．（26-27高三上·山东·学情综合诊断）某实验小组用插针法探究玻璃的折射率与哪些因素有关。 (1)为了确定光路，需按图甲进行实验。在玻璃砖一侧插上大头针、。眼睛在另一侧透过玻璃砖观察两个大头针的像，使把遮住，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、都遮住，再插上大头针，使它把__________都遮住，这样就可以确定出射光线和出射点。 (2)可见光中，红光的频率是最低的。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。由此表明，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”）。 (3)用同一束激光以相同的入射角分别入射玻璃砖和某相同形状透明介质材料，光路图如图丙、丁所示。测得折射角分别为（），则玻璃和该介质的折射率大小关系为__________（填“”、“”或“”）。 【答案】(1)P1、P2的像和P3 (2)大 (3)> 【详解】（1）大头针P4应该把P3和P1、P2的像都挡住，这样P4和P3的连线就是出射光线的方向，再结合玻璃砖的界面，就可以确定出射点O2； （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。 考向3 测量折射率的创新实验 一、实验题 1．（2026·海南·最后一卷）某物理兴趣小组设计实验测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图乙所示，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，其圆心为O。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。 ①用10分度的游标卡尺测得圆柱体底面的直径如图甲所示，则该直径D=________cm。 ②激光束射到底面上的A点，入射光线为CA，用铅笔挡光，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，如图乙所示。过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，过E点作EF 垂直AC，垂足为F，测得EF和AE的长度，通过计算得到入射角的正弦值为0.6，则圆柱体的折射率为________。（结果保留两位有效数字） 【答案】 6.00 1.8 【详解】[1]10分度游标卡尺的分度值为，游标零刻线位于主尺处，且游标第0条刻线与主尺刻线对齐，所以圆柱体直径为 [2]设入射角为，折射角为。圆柱体半径为 在直角三角形中，斜边为圆柱体半径，垂线段的长度为。由正弦定义得折射角的正弦值 空气折射率近似为1，由折射定律得，代入题给的 可得 2．（25-26高二下·辽宁营口·学情调研）某小组欲测量玻璃的折射率，所用器材有：平行玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸、激光笔等。 (1)第一小组用一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线（互相平行）和四个大头针扎下的针孔如图所示，其中实验操作正确的是_____（填正确答案标号）。 A． B． C． D． (2)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光路，以入射点为圆心画圆，与入射光线、折射光线分别交于点，再过点作法线的垂线，垂足分别为点，如图甲所示，则玻璃砖的折射率_____。（用图中线段的字母表示） (3)在用插针法测量玻璃的折射率的实验中，某位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置（图中阴影）的关系如图乙所示，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则测得的折射率与真实值相比_____（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (4)第二组同学用激光笔和透明平行玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下： ①将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。 ②激光笔发出的激光从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的点后反射到点射出。用大头针在白纸上标记点、点和激光笔出光孔的位置。 ③移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与面的边界交于点，如图丙所示。 ④用刻度尺测量和的长度和，测量时示数如图丁所示，_____cm，测得。 ⑤利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式_____；代入测得的数据可得折射率_____（结果保留三位有效数字）。 【答案】(1)D (2) (3)偏小 (4) 2.24/2.25/2.26 1.50/1.51/1.52 【详解】（1）由图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，BC项错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A项错误，D项正确。 故选D。 （2）由折射定律可知 （3）如图所示，该同学在测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线，可见测量的折射角偏大，则由折射定律可知，测量的折射率与真实值相比偏小。 （4）④[1]由图丁可知，刻度尺的最小分度为，则。 ⑤[2]玻璃砖折射率的表达式 [3]代入数据可得 3．（25-26高二下·福州一中·期中）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”）。 【答案】(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 考向4 双缝干涉测波长 一、单选题 1．（25-26高二上·山东博兴·阶段性检测）利用如图所示的实验装置，研究双缝干涉现象并测量出光的波长，下列说法正确的是（     ） A．单缝的作用是形成两个振动情况相同的光源 B．若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况 C．若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况 D．若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，干涉条纹会变窄 【答案】D 【详解】A．通过单缝的光被双缝一分为二，可知双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源，故A错误； B．根据 可知，若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距不会变化，故B错误； C．根据 若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，则条纹间距变大，可知，干涉条纹间距将会从b图变为a图所示情况，故C错误； D．根据 可知，若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，即L减小，则干涉条纹会变窄，故D正确。 故选D。 2．（25-26高二上·江苏南通如东·期末）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示，关于该实验下列说法中正确的是（   ） A．减小单、双缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 B．可用测量头测出两相邻亮条纹中心间的距离直接作为条纹间距 C．若观察到的干涉图样较为模糊，可以调节拨杆来调整单缝的角度使图样清晰 D．若通过目镜发现亮条纹与分划板竖线未对齐（如图乙），可调节拨杆进行调整 【答案】C 【详解】A．双缝干涉相邻亮条纹间距公式为，其中是双缝到光屏的距离，是双缝间距，是光的波长；和单缝与双缝之间的距离无关，因此减小单双缝距离，条纹间距不变，故A错误； B．实验中为了减小测量误差，需要测量多个亮条纹的总间距，再除以间隔数得到平均相邻条纹间距，直接测量相邻两个亮条纹间距误差较大，不能直接作为实验的条纹间距，故B错误； C．若干涉图样模糊，通常是单缝与双缝不平行导致，调节拨杆可以调整单缝的角度，使单缝和双缝平行，即可让干涉图样变清晰，故C正确； D．若亮条纹与分划板竖线未对齐（条纹倾斜或分划板倾斜），需要转动测量头调整分划板角度对齐，拨杆只能调整单缝的角度，不能调节分划板，故D错误。 故选C。 3．（26-27高三上·山东济南·摸底）用同一双缝干涉装置进行实验，以下符合红光和绿光干涉图样的是（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】双缝干涉条纹是明暗相间、且平行等距的；因红光的波长大于绿光，根据可知，红光的条纹间距大于绿光。 故选D。 二、实验题 4．（25-26高三上·衡水阜城实验中学·期末）如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： (1)在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏（含测量头）。 (2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是________． A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大 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．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 (3)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示，为2.320 mm．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此示数为________ mm。 (4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝__________，（用Δx、l、d表示）求得所测红光波长为660nm。 【答案】(1)单缝 (2)ABD (3)13.870/13.871/13.869 (4) 【详解】（1）由题图可知，③为单缝。 （2）A．将光屏移近双缝，l减小，则由可知，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故A正确； B．将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长λ变大，所以其他条件不变时，干涉条纹间距变大，故B正确； C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C错误； D．换一个两缝之间距离更大的双缝，则d变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故D正确； E．去掉滤光片，其他条件不变，会形成彩色干涉条纹，故E错误。 故选ABD。 （3）由题图乙可得读数为x2＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm （4）由可得 5．（25-26高二上·周至县第四中学·期末）某物理兴趣小组在用如图甲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)某同学在实验过程中通过有关操作使干涉条纹由图乙变为图丙，他的操作是以下的哪项（　　） 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，测得光源到单缝间距为L1，单缝到双缝间距为，双缝到光屏间距为，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，第五条纹位置为x5，则该单色光的波长为=___________。 【答案】(1)D (2) 【详解】（1）AB．干涉条纹由图乙变为图丙，条纹间距减小，根据，换用长度更长的遮光筒，变大，会使条纹间距变大；增大单缝到双缝的距离，条纹间距不变，故AB错误； C．换用间距更小的双缝，即d减小，由公式可知条纹间距增大，故C错误； D．红色滤光片换成紫色滤光片，即λ变小，由公式可知条纹间距减小，故D正确。 故选D。 （2）条纹间距为 由公式有 联立解得 6．（25-26高二上·江苏南通·期末）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），如图甲所示。 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______（选填“垂直”或“平行”）放置。 (2)M、N、P三个光学元件依次为 （选填“A、B、C”） A．双缝、滤光片、单缝 B．滤光片、单缝、双缝 C．双缝、单缝、滤光片 (3)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．仅增大单缝到双缝的距离，观察到条纹间距增大 B．仅换用红色的滤光片，观察到条纹间距增大 C．仅换用更长的遮光筒，观察到条纹间距减小 D．仅去掉滤光片，仍能观察到干涉条纹 (4)移动测量头上的手轮，使分划板中心刻线与第1条亮条纹中心对齐，图乙为此时50分度游标卡尺的读数_______mm，继续转动手轮，直到分划板中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时游标卡尺的读数为x5。已知双缝间距离为d，双缝到毛玻璃屏间距离为L，则单色光波长_______（用题中符号表示）。 【答案】(1)平行 (2)B (3)BD (4) 10.30 【详解】（1）在组装仪器时，为保证单缝射出的光波到达双缝时的相位差恒定，单缝和双缝应该相互平行放置，以确保在光屏上产生清晰的干涉条纹。 （2）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光源发出的白光需先经过滤光片得到单色光，再经过单缝得到线光源，最后经过双缝产生相干光束，因此、、三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，对应选项B。 （3）A．根据双缝干涉条纹间距公式有 可知条纹间距与单缝到双缝的距离无关，仅增大单缝到双缝的距离，条纹间距不变，故A错误； B．红光波长大于绿光波长，换用红色滤光片后波长增大，根据双缝干涉条纹间距公式有 可知条纹间距将增大，故B正确； C．换用更长的遮光筒，双缝到光屏的距离变大，根据双缝干涉条纹间距公式有 可知条纹间距将增大，故C错误； D．去掉滤光片后，白光通过单缝和双缝会在光屏上发生干涉，形成彩色的干涉条纹，因此仍能观察到干涉现象，故D正确。 故选BD。 （4）[1]由图乙可知，游标卡尺的精确度为，主尺的读数为，游标尺上第15条刻度线与主尺刻度线对齐，此时游标卡尺的读数表达式为 [2]根据双缝干涉条纹间距公式有 由题意可知相邻亮条纹的中心间距为 联立解得 一、单选题 1．（2026·山东实验中学·模拟）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示。接通电源使光源正常工作。以下说法中正确的是（     ） A．、、三个光学元件依次为滤光片、双缝、单缝 B．如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹如图丙所示，则波长的测量值偏小 C．通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示，出现这种现象的原因是测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移 D．通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示，出现这种现象的原因是测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移 【答案】D 【详解】A．双缝干涉实验的光学元件顺序为：光源→滤光片→单缝→双缝，因此依次应为滤光片、单缝、双缝，A顺序错误，故A错误； B．丙图中分划板中心刻线与干涉条纹斜交，测量时得到的相邻条纹间距是斜向距离，比垂直于条纹的真实值偏大。根据波长公式 偏大则波长测量值偏大，故B错误。 CD．丁图中干涉条纹都在视野左侧，右侧为空白，说明测量头（目镜）整体过于偏右，只有左侧条纹进入视野，需要将测量头适当左移，才能让条纹整体进入视野中心。故C错误，D正确。 故选D。 二、实验题 2．（2026·南宁三中·二调）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依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图甲所示。 (1)图甲中的M、N、P三个光学元件依次为________； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)调整好光具座后，某同学仅换用红色、蓝色两种滤光片分别做实验，所得图样分别如图乙、丙所示，则乙图对应的是用________滤光片得到的图样（选填“红色”“蓝色”） (3)该同学在光屏上观察到如图丁所示的干涉图样后，他先将测量头的分划板中心刻线与A亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图戊所示，此时读数为________mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图己中手轮上的示数，若已知该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 【答案】(1)C (2)红色 (3) 2.420 【详解】（1）根据双缝干涉原理可知，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片。 故选C。 （2）由公式可知，用红色、蓝色两种滤光片分别用同一装置做实验，由于红光的波长比蓝光波长长，则用红色滤光片做实验时条纹间距较大，可知乙图对应的是用红色滤光片得到的图样。 （3）[1]由图戊所示，此时读数为 [2]由图己所示，此时读数为 则相邻条纹间距为 又有 联立可得 3．（2026·河北师大附中&石家庄九中·二模）如图甲所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置，请回答以下问题。 (1)图甲中虚线框内从左向右的三个元件依次排列，最佳排列顺序为________。 A．单缝、双缝、滤光片 B．单缝、滤光片、双缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)用测量头测量相邻两条亮条纹的间距时，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，此时手轮上的读数为1.650mm，然后转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，如图乙所示，此时手轮上的读数为________mm。 (3)已知双缝间的距离d＝0.5mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L＝1.0m，则光的波长为________ nm。 【答案】(1)C (2)9.150 (3)750 【详解】（1）实验装置中，虚线框内从左向右放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。 故选C。 （2）螺旋测微器的精确值为，由图乙可知读数为 （3）相邻两条亮条纹的间距为 根据，可得光的波长为 4．（2026·天津四十七中·学情自测）如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。 (1)下列说法正确的是________。 A．各元件的中心应位于遮光筒的轴线上，且保证单缝和双缝平行 B．若仅将红色滤光片换为绿色滤光片，屏上条纹会变稀疏 C．若将光源换成红色激光，不需要单缝也能获得清晰的干涉条纹 (2)某次实验中，该装置双缝间距d=0.20mm，双缝到光屏的距离l=700mm，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A条纹中心对齐，此时手轮上的示数为________mm（如图丙所示），然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图丁中手轮上的示数，则形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 【答案】(1)AC (2) 【详解】（1）A．为了获得清晰的干涉条纹，实验时各元件的中心应位于遮光筒的轴线上，且单缝和双缝需要保持平行，A正确； B．根据双缝干涉条纹间距公式 ，仅将红色滤光片换为绿色滤光片，光的波长减小，因此条纹间距减小，屏上条纹会变密集，B错误； C．激光属于相干性极好的光源，无需单缝获取线光源，直接照射双缝即可获得清晰的干涉条纹，C正确。 故选 AC。 （2）[1]图丙中固定刻度读数为，可动刻度读数为，因此手轮示数为 [2]图丁中固定刻度读数为，可动刻度读数为，因此示数为 由图乙可知A、B间共有7个条纹间距 因此相邻条纹间距 根据 得 代入、，解得 5．（2026·重庆巴蜀中学·模拟）一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面），现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器。补充完成如下实验操作： （1）先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示。 （2）在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图），用P1、P2的连线表示入射光线。 （3）在bb′一侧观察P1、P2经bb′折射、aa′反射，再经bb′折射后的像，在适当的位置竖直插上大头针P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上；再插上大头针P4，让它挡住____________________。P3、P4的位置如图所示。 （4）移去玻璃砖与大头针。请在题图中完成光路图，并标出过P1、P2的入射光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2________。 （5）此玻璃的折射率为n=________（用θ1、θ2表示）。 【答案】 P1、P2的像和P3 【详解】[1] P1、P2的像和P3 [2]入射光从空气经bb'折射进入玻璃，在镀银的aa'面发生镜面反射，反射光再经bb'折射回到空气，利用平面镜成像的对称性质可以快速确定玻璃内部的折射、反射光路，如下图所示 [3]根据折射定律可得 6．（2026·邢台清河中学·选拔考）(1)如图甲，在使用“插针法”测定玻璃折射率的操作环节，下列说法正确的是______（填正确答案标号）。 A．在插P3时P3只挡住P1的像 B．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些 C．为减小测量误差，入射角应尽可能大，保证折射光线足够清晰 (2)实验小组再用细激光束完成实验，如图乙，分别用红光和绿光重复上述实验，保持激光入射角完全相同，说明______（填“红光”或“绿光”）在该玻璃中的折射率更大，若用上述红光和绿光分别做双缝干涉实验，保持双缝间距和双缝到光屏距离不变，______（填“红光”或“绿光”）在光屏上得到的相邻亮条纹间距更大。 (3)若测得激光入射角为，在玻璃中的折射角为，如图丙，该单色激光束射向双缝，做双缝干涉实验中双缝间距为，双缝到光屏的距离为，第1条亮条纹到第6条亮条纹的间距为，则该玻璃对该激光的折射率______，该激光的波长______（用题目给出的物理量表示）。 【答案】(1)B (2) 绿光 红光 (3) 【详解】（1）A．确定P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像，故A错误； B．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，角度误差会比较大，所以P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，故B正确； C．入射角过大可能导致出射光线太弱不易观察，并非越大越好，故C错误。 故选B。 （2）[1]相同入射角下折射角越小折射率越大，故绿光折射率更大； [2]红光波长更长，由可知红光条纹间距更大。 （3）[1]根据折射定律，折射率 [2]根据双缝干涉条纹间距公式 整理得 7．（2026·天津·二模） (1)在“测玻璃的折射率”实验中：甲同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率___________。 (2)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图i、ii所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比___________；乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）； 【答案】(1)1.6 (2) 偏小 不变 【详解】（1）玻璃的折射率 （2）[1][2]在图i中分别作出的实际光路图（图中实线）和以ab、cd为界面、以大头针留下的痕迹作为出射光线画的实验光路图（图中虚线） 比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小； 图2中对折射率的测量无影响，即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 8．（2026·四川泸州泸县二中&泸县二实高·一诊）某兴趣小组为了测量玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，如图甲在棱镜的左侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的右侧观察到和的像。当的像恰好被的像挡住时，插上大头针和，使挡住、的像，挡住和、的像，在纸上标出的大头针位置并用直线记录下边的位置 (1)下列哪个措施能够提高实验准确程度（     ） A．选用截面为正三角形的三棱镜 B．让和的连线与垂直 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离适当大点 (2)完成插针后，若要测出折射率还应在白纸上记录下边的位置_________（选填“”或“”），才能完成如图乙所示的光路，并测出穿过界面的光线入射角、出射角的角度，则玻璃三棱镜的折射率为___________。 【答案】(1)D (2) ab 【详解】（1）A.三棱镜的截面是否为正三角形，不影响实验的准确度，选项A不符合题意； B.P1和P2的连线是为了确定入射光线的方向，不一定要与ab边垂直，而且垂直可能不是最佳，选项B不符合题意； C.选用粗的大头针不利于光线位置的确定，反而降低实验准确度，选项C不符合题意； D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离适当大点，可使光线的位置更准确，可提高实验准确度，选项D符合题意。 故选D。 （2）①入射光线会打在ab边上，需要在白纸上记录ab边的位置； ②折射率是空气中角的正弦值与介质中角的正弦值之比，所以三棱镜的折射率 9．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。 2 学科网（北京）股份有限公司 $