第60讲 光学实验 专项训练- 2027届高三物理一轮复习

第60讲 光学实验 目 录 【题型演练】 1 题型01 测定玻璃的折射率原型实验 1 题型02 测定玻璃的折射率创新实验 4 题型03 用双缝干涉实验测量光的波长原型实验 6 题型04 用双缝干涉实验测量光的波长创新实验 8 【课时精练】 11 【真题回顾】 15 【题型演练】 题型01 测定玻璃的折射率原型实验 1．（2026·湖北孝感·模拟预测）某学习小组进行测量玻璃的折射率实验。小明同学采用如图甲的实验方法：先在木板上面铺一张白纸并用图钉固定，用直尺画一条直线，把平行玻璃砖放在纸上，一边与直线平齐，描出玻璃砖的另一条边，在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住。接下来在眼睛这一侧插上大头针C，使C挡住A和B，再插上大头针D，使D挡住A、B、C。 (1)关于此实验，下列说法正确的是___________（多个选项正确） A．为了减小作图误差，C和D的距离应适当小些 B．在白纸上用笔沿着玻璃砖下边缘画出直线 C．不论光以多大角度从边射入，经两次折射后都能从边射出 D．若误将玻璃砖的两界面间距画得偏大，则折射率的测量值将偏小 (2)移开玻璃砖，过A、B作直线交直线于点，过C、D作直线交直线于点，连接，过作垂直于的直线，测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率________； (3)另一名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： 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激光笔发出的激光沿从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的A点后反射到eh面的B点。用大头针在白纸上标记O点、A点和B点位置。 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C点，如图所示。 ④用刻度尺测量、、的长度。利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式________。（用来表示） 2．（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________。 3．（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”） 4．（2026·广东广州·三模）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） 5．（2026·江西南昌·二模）某同学用激光笔测量一较大块玻璃方砖的折射率，白纸上画了三条相互平行的直线、、，其中、之间的距离是玻璃砖的宽度。先固定激光，再打开光源，沿着光路可以在白纸上描出、、三个点。然后在直线、间放上玻璃砖，光路在直线上相交于点。 (1)在实验过程中，不小心移动了玻璃砖，导致其压住了直线，从玻璃砖上方（垂直纸面）观察直线，被压住部分的线段看起来比未被压住部分________。（选填“高”或“低”） (2)请补全上图中激光折射光路图，并标出界面的入射角，折射角。 (3)下面表格是该同学测量的数据，实验1中的数据和其他三组明显不同，其原因可能是________，由表格数据可得该玻璃的折射率为________。（保留2位小数） 实验1 实验2 实验3 实验4 入射角（°） 15 45 60 70 折射角（°） 7 28 34 38 0.259 0.707 0.866 0.940 0.122 0.469 0.559 0.616 2.12 1.51 1.55 1.53 题型02 测定玻璃的折射率创新实验 6．（2026·浙江·二模）在“测量玻璃的折射率”实验中， (1)已画好梯形玻璃砖边界MN、PQ，垂直PQ边界插大头针P1、P2。发现只有一种方案能测出玻璃的折射率，则该方案是________ A． B． C． D． (2)用（1）中选择的方案进行测量，增大PQ界面入射角，当PQ界面的折射角增大Δθ（未知）时，MN界面入射角为3Δθ，此时恰好看不见P1、P2的像，则玻璃的折射率为________。 7．（2026·天津南开·模拟预测）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针、与圆心在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察、的像，且的像挡住的像，如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失（即在玻璃砖的直径边一侧观察不到、的像）。此时测量出玻璃砖转过的角度，即可计算出玻璃砖的折射率，请用测量量表示出折射率__________。 8．（2026·山东济南·三模）某同学利用如图所示装置来测量水对激光的折射率。将圆柱形的薄壁玻璃杯放在铁架台上，杯中有适量的水，将激光笔固定在铁架台上，并保持激光照射到水面的入射角不变，在玻璃杯侧壁标记水面的位置为，激光光点的位置为。再向杯内加入少量的水，记录此时水面与点之间的距离为，激光光点与点之间的距离为，继续多次向杯内加水，激光光点始终在侧壁上，记录多组和的值，做出图像，该图像为过原点的直线，求出图像的斜率为。请回答下列问题： (1)向杯中加水后的激光光点在点的________（选填“上方”或“下方”）； (2)若某次实验时打在侧壁上的光点不能在侧壁外面被观察到，则应适当________（选填“增大”或“减小”）入射角； (3)已测得，则水对激光的折射率________（用表示）。 9．（2026·全国·一模）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，则激光束在A点处折射角的正弦值为________。（结果用分数表示） (3)如图乙所示，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） 10．（2026·贵州安顺·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） 题型03 用双缝干涉实验测量光的波长原型实验 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·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）。 13．（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） 14．（2026·福建福州·三模）某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，光源正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)该同学在测量相邻亮条纹的间距时，并不是直接测量某相邻亮条纹的间距，而是先测量多个亮条纹的间距再求出。下列测量采用了类似方法的是（　　） A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B．“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 C．“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 (2)该同学转动手轮，使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，然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时手轮上的示数如图乙所示为_______mm。 (3)若相邻亮条纹的间距为、单缝与屏的距离为，双缝与屏的距离为，单缝宽为，双缝间距为，则光的波长用上述部分物理量可表示为________。 (4)关于此实验，下面几种说法正确的是（　　） A．仅将单缝移近双缝，光屏上观察到的条纹数变少 B．仅撤掉滤光片，光屏上不能观察到干涉图样 C．仅撤掉双缝，光屏上可能观察到明暗相间的条纹 15．（2026·广东潮州·三模）“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝干涉实验装置正确安装后，接通电源使光源正常工作。 (1)下列图示中条纹间距表示正确的是（　　） A． B． C． D． (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　） A．减小单缝与双缝间的距离 B．增大透镜与单缝间的距离 C．增大双缝与测量头间的距离 题型04 用双缝干涉实验测量光的波长创新实验 16．（2024·山东潍坊·三模）1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）。应用洛埃镜测量单色光波长的原理如下： 如图所示，是单缝S通过平面镜成的像，如果S被视为双缝干涉中的一个缝，相当于另一个缝。单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹。 请回答下列问题： (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．将平面镜稍向上移动一些 B．将平面镜稍向下移动一些 C．将光屏稍向右移动一些 D．将光源由红色光改为绿色光 (2)若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为h和D，光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为，单色光的波长__________； (3)实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。已知h远小于D，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互_________（选填“加强”或“减弱”）。 17．（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。 18．（2026·福建泉州·三模）“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）。 19．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·重庆·三模）洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某次实验时，小南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。传感器沿矩形的长边（图中竖直方向）均匀分布着许多光敏单元，各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器得到各点的光照强度，形象地展示亮条纹的分布，得到干涉图像的条纹间距。图乙中a曲线是小南得到的干涉图像。 (1)由图甲可知单缝S到传感器的距离为______cm； (2)单缝S到平面镜的距离，则单色光的波长为______nm（保留3位有效数字）； (3)若只把光源换成频率更大的单色光，则新的光强分布是图乙中的______（填“b”或“c”）曲线。 【课时精练】 1．（2026·河北·一模）如图所示，用“插针法”测量一等腰直角三角形玻璃砖的折射率。主要步骤如下： （1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点； （2）将玻璃砖斜边AB沿ab放置，并确定直角边BC的位置ef，cd与ef的交点为； （3）在cd上竖直插上大头针和，从侧面BC透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住______（选填“”“”或“和”）的虚像； （4）撤去玻璃砖和大头针，连接与，过作ef的垂线，垂足为D，用刻度尺量出的长度，的长度，则玻璃砖的折射率______。（用题给物理量字母表示） （5）为了减小实验误差，大头针的位置应离较______（选填“近”或“远”）一些。 2．（2026·海南·一模）(1)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，则激光束在A点处折射角的正弦值为___________。（结果用分数表示） ③如图乙所示，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)实验小组用如图丙所示的装置来测量当地的重力加速度，电火花计时器打出的纸带如图丁所示，回答下列问题： ①电火花计时器所接的电源为___________（填“8V交流”“8V直流”“220V直流”或“220V交流”）电。手捏纸带的上端，把纸带拉成竖直状态，让重物靠近电火花计时器由静止释放。 ②已知电火花计时器的打点周期为T，并得到1~7的计时点，相邻计时点间的距离在图丁中已标出，则打“6”点时，重物的速度大小为___________，当地的重力加速度大小g=___________。 3．（2026·贵州黔东南·模拟预测）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下： ①如图，在白纸上画一条直线，将半圆形玻璃砖放在白纸上，玻璃砖底面直径与直线重合，描出直径两端点A、B，取走玻璃砖，用刻度尺找出圆心O点，作出AB的垂线OC，作出和OC延长线夹角为30度的线段OE，放回玻璃砖，将刻度尺垂直OC放在玻璃砖下方（0刻线与OC对齐）。 ②使激光笔入射光线平行纸面，由E点沿着半径方向射向圆心O，从玻璃砖射出的激光在AB下方，射在刻度尺上F点，记下F点的位置。 ③由E向A缓慢移动激光笔，并保持激光沿着半径方向射向圆心O，缓慢移动激光笔过程中当刻度尺上的光线逐渐变暗直到恰好消失时，记下激光路径上的H点，取走玻璃砖。 完成下列问题： (1)在图中分别作出折射和全反射时的光路图_____。 (2)方法一：测得O到F点的距离为4.53cm，可以求得玻璃砖折射率为=_____（结果保留3位有效数字）。 (3)方法二：测得H到点O的距离为3.44cm，H到线段OC延长线的距离为2.26cm，可以求得玻璃砖折射率为=_____（结果保留3位有效数字）。 4．如图甲所示，某同学用图中装置完成“测定玻璃的折射率”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________（单选） A．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 B．入射角变大，会在边界发生全反射 C．大头针，的间距应该适当取大一点 D．在确定玻璃砖上下边界时，可用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出和 (2)某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，如图乙所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率________。 (3)如果将玻璃砖的边误画成了，如图丙所示，折射率的测量值将________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (4)该同学设计了一个液体折射率测量仪，如下图所示。在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，选取某条半径AO（测量出），AO的延长线与圆周交点为K。在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针、，并保持、位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF为法线。而后在图中右上方区域观察、的像，并在圆周上插上大头针，使正好挡住、的像。小组成员通过计算，预先在圆周KC部分刻好了折射率的值，这样只要根据圆周上大头针所插的位置，就可读出液体的折射率。则： ①处对应的液体的折射率________处对应液体的折射率；（填“>”、“<”或“=”） ②该测量仪，越小，测量液体折射率的量程________；（填“越大”、“越小”或“不变”） 5．（2026·广东茂名·二模）如图甲所示，为某同学做“测定玻璃折射率”的实验光路图，和为玻璃砖的两个平行界面，O为直线AO与边界的交点，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．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 B．入射角变大，会在边界发生全反射 C．大头针、的间距应该适当取大一点 D．插上大头针，使只需要挡住或的像 (2)如图乙所示，某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，若他测得AB=5 cm，CD=4 cm，则可求出玻璃的折射率n=__________。 (3)如果将玻璃砖的边误画成了，如图丙所示，折射率的测量值将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【真题回顾】 1．（2026·浙江·高考真题）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图1所示， (1)在图1的装置中，1位置为___________（选填“单缝”或“双缝”） (2)若在目镜视场中发现整体很暗且条纹不清晰，需要___________（选填“上下”或“左右”）拨动拨杆，并且前后移动光源或透镜，使光源发出的光能更集中地会聚在___________（选填“①”或“②”）位置。若图样右侧条纹清晰，但左侧较暗，如图2所示，可调节___________（选填“拨杆”、“手轮”或“光源”），使整个目镜视场条纹清晰明亮。 (3)实验发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，如图3，则需要___________ A．拨动拨杆 B．旋转整个测量头 C．旋转单缝 D．转动测量头上的手轮 (4)干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离，式中指的是图1装置中___________ A．①③之间的距离 B．①④之间的距离 C．②③之间的距离 D．②④之间的距离 2．（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”）。 3．（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”）。 4．（2023·广东·高考真题）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： （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）①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 ②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（a）所示    ③用刻度尺测量和的长度和．的示数如图（b）所示，为________。测得为    （3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式________ ；由测得的数据可得折射率为________（结果保留3位有效数字） （4）相对误差的计算式为。为了减小测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角________。 5．（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”）。 6．（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） 7．（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 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第60讲 光学实验 目 录 【题型演练】 1 题型01 测定玻璃的折射率原型实验 1 题型02 测定玻璃的折射率创新实验 6 题型03 用双缝干涉实验测量光的波长原型实验 10 题型04 用双缝干涉实验测量光的波长创新实验 15 【课时精练】 19 【真题回顾】 26 【题型演练】 题型01 测定玻璃的折射率原型实验 1．（2026·湖北孝感·模拟预测）某学习小组进行测量玻璃的折射率实验。小明同学采用如图甲的实验方法：先在木板上面铺一张白纸并用图钉固定，用直尺画一条直线，把平行玻璃砖放在纸上，一边与直线平齐，描出玻璃砖的另一条边，在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住。接下来在眼睛这一侧插上大头针C，使C挡住A和B，再插上大头针D，使D挡住A、B、C。 (1)关于此实验，下列说法正确的是___________（多个选项正确） A．为了减小作图误差，C和D的距离应适当小些 B．在白纸上用笔沿着玻璃砖下边缘画出直线 C．不论光以多大角度从边射入，经两次折射后都能从边射出 D．若误将玻璃砖的两界面间距画得偏大，则折射率的测量值将偏小 (2)移开玻璃砖，过A、B作直线交直线于点，过C、D作直线交直线于点，连接，过作垂直于的直线，测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率________； (3)另一名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： 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激光笔发出的激光沿从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的A点后反射到eh面的B点。用大头针在白纸上标记O点、A点和B点位置。 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C点，如图所示。 ④用刻度尺测量、、的长度。利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式________。（用来表示） 【答案】(1)CD (2) (3) 【详解】（1）A．为了减小作图误差，C和D的距离应适当大些，故A错误； B．要先画好界线和法线，用玻璃砖的一边对准界线后用三角板轻贴玻璃砖的另一边，移去玻璃砖后再画出另外一条界线，故B错误； C．根据光的可逆性可知，不论光以多大角度从a边射入，经两次折射后都能从边射出，故C正确； D．如图所示     入射角没有变化，但折射角的测量值偏大，故折射率测量值偏小，故D正确。 故选CD。 （2）根据题意有折射率 （3）根据折射率 设，由几何关系可得， 联立解得 2．（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。 3．（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。 4．（2026·广东广州·三模）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） 【答案】 【详解】由图可知， 则 5．（2026·江西南昌·二模）某同学用激光笔测量一较大块玻璃方砖的折射率，白纸上画了三条相互平行的直线、、，其中、之间的距离是玻璃砖的宽度。先固定激光，再打开光源，沿着光路可以在白纸上描出、、三个点。然后在直线、间放上玻璃砖，光路在直线上相交于点。 (1)在实验过程中，不小心移动了玻璃砖，导致其压住了直线，从玻璃砖上方（垂直纸面）观察直线，被压住部分的线段看起来比未被压住部分________。（选填“高”或“低”） (2)请补全上图中激光折射光路图，并标出界面的入射角，折射角。 (3)下面表格是该同学测量的数据，实验1中的数据和其他三组明显不同，其原因可能是________，由表格数据可得该玻璃的折射率为________。（保留2位小数） 实验1 实验2 实验3 实验4 入射角（°） 15 45 60 70 折射角（°） 7 28 34 38 0.259 0.707 0.866 0.940 0.122 0.469 0.559 0.616 2.12 1.51 1.55 1.53 【答案】(1)高 (2) (3) 测量入射角和折射角存在偶然误差，入射角较小时，经三角函数放大更加明显 1.53 【详解】 （1）被玻璃砖压住的直线a在玻璃砖内部，直线a反射的光从玻璃（光密介质）射出到空气时发生折射，人眼逆着折射光看，得到的虚像位置比实际位置偏高，因此被压住部分看起来比未被压住部分更高。 （2）根据光的折射原理作出光路图如图所示 （3）[1]实验1入射角仅，角度较小时，测量角度的相对误差远大于大角度测量，经三角函数放大更加明显,因此结果偏离正常值。 [2]实验1为异常数据，舍去后对剩余三组 取平均值 因此玻璃折射率为 题型02 测定玻璃的折射率创新实验 6．（2026·浙江·二模）在“测量玻璃的折射率”实验中， (1)已画好梯形玻璃砖边界MN、PQ，垂直PQ边界插大头针P1、P2。发现只有一种方案能测出玻璃的折射率，则该方案是________ A． B． C． D． (2)用（1）中选择的方案进行测量，增大PQ界面入射角，当PQ界面的折射角增大Δθ（未知）时，MN界面入射角为3Δθ，此时恰好看不见P1、P2的像，则玻璃的折射率为________。 【答案】(1)D (2) 【详解】（1）AB．两个方案中光线均垂直于MN界面入射，入射角均为0，所以都不能测出玻璃的折射率，不符合题意，故AB错误； C．该种方案在MN界面处入射角为，大于玻璃的临界角，会发生全反射，观测不到折射光线，所以不能测出玻璃的折射率，不符合题意，故C错误； D．该种方案在MN界面处入射角为，可观测到折射光线，故能测出玻璃的折射率，符合题意，故D正确。 故选D。 （2） 如图，由几何关系得， 则， 解得 7．（2026·天津南开·模拟预测）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针、与圆心在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察、的像，且的像挡住的像，如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失（即在玻璃砖的直径边一侧观察不到、的像）。此时测量出玻璃砖转过的角度，即可计算出玻璃砖的折射率，请用测量量表示出折射率__________。 【答案】 【详解】由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、P2的像，做出如图所示的光路图 由此可知，当转过角度θ时有 8．（2026·山东济南·三模）某同学利用如图所示装置来测量水对激光的折射率。将圆柱形的薄壁玻璃杯放在铁架台上，杯中有适量的水，将激光笔固定在铁架台上，并保持激光照射到水面的入射角不变，在玻璃杯侧壁标记水面的位置为，激光光点的位置为。再向杯内加入少量的水，记录此时水面与点之间的距离为，激光光点与点之间的距离为，继续多次向杯内加水，激光光点始终在侧壁上，记录多组和的值，做出图像，该图像为过原点的直线，求出图像的斜率为。请回答下列问题： (1)向杯中加水后的激光光点在点的________（选填“上方”或“下方”）； (2)若某次实验时打在侧壁上的光点不能在侧壁外面被观察到，则应适当________（选填“增大”或“减小”）入射角； (3)已测得，则水对激光的折射率________（用表示）。 【答案】(1)下方 (2)增大 (3) 【详解】（1）加水前后的光路图如图所示 其中，光线1为加水前的折射光线，光线2为加水后的折射光线，由图可知，向杯中加水后的激光光点在点的下方。 （2）若某次实验时打在侧壁上的光点不能在侧壁外面被观察到，是由于光线在点的入射角过大（大于等于临界角）而发生了全反射，所以应减小光线在点的入射角，即增大角。 （3）设折射角为，加水前，到入射点的距离为，间的距离为，如（1）中光路图所示，由几何关系可知 加水后 整理可得 所以图线的斜率为 又因为 解得 即 根据折射定律可得 解得 9．（2026·全国·一模）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，则激光束在A点处折射角的正弦值为________。（结果用分数表示） (3)如图乙所示，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】(1)6.00 (2) (3)1.8 【详解】（1）直径 （2）过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，根据几何关系可知，折射角的正弦值 （3）根据折射定律 解得n=1.8 10．（2026·贵州安顺·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。 题型03 用双缝干涉实验测量光的波长原型实验 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·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 13．（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 14．（2026·福建福州·三模）某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，光源正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)该同学在测量相邻亮条纹的间距时，并不是直接测量某相邻亮条纹的间距，而是先测量多个亮条纹的间距再求出。下列测量采用了类似方法的是（　　） A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B．“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 C．“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 (2)该同学转动手轮，使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，然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时手轮上的示数如图乙所示为_______mm。 (3)若相邻亮条纹的间距为、单缝与屏的距离为，双缝与屏的距离为，单缝宽为，双缝间距为，则光的波长用上述部分物理量可表示为________。 (4)关于此实验，下面几种说法正确的是（　　） A．仅将单缝移近双缝，光屏上观察到的条纹数变少 B．仅撤掉滤光片，光屏上不能观察到干涉图样 C．仅撤掉双缝，光屏上可能观察到明暗相间的条纹 【答案】(1)C (2)11.652 (3) (4)C 【详解】（1）该同学在测量相邻亮条纹的间距时，并不是直接测量某相邻亮条纹的间距，而是先测量多个亮条纹的间距再求出。使用了积累法，减小了测量误差，“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，同样使用了积累法，减小了测量误差。 故选C。 （2）螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图乙的读数为 （3）根据干涉条纹间距公式有 整理得 （4）A．根据干涉条纹间距公式有 光屏上观察到的条纹数与单缝移和双缝距离无关，故A错误； B．仅撤掉滤光片，通过单缝和双缝的是复色光，满足干涉条件，光屏仍能观察到干涉图样，故B错误； C．仅撤掉双缝，光通过单缝发生衍射，在光屏上能观察到明暗相间的条纹，故C正确。 故选C。 15．（2026·广东潮州·三模）“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝干涉实验装置正确安装后，接通电源使光源正常工作。 (1)下列图示中条纹间距表示正确的是（　　） A． B． C． D． (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　） A．减小单缝与双缝间的距离 B．增大透镜与单缝间的距离 C．增大双缝与测量头间的距离 【答案】(1)C (2)C 【详解】（1）双缝干涉条纹应为等间距的明暗相间的条纹，而条纹间距为相邻两条亮条纹（或暗条纹）中心间的距离。 故选C。 （2）根据条纹间距公式可知，要增大观察到的条纹间距，可以增大双缝与测量头（光屏）间的距离，增大入射光的波长或减小双缝间距。 故选C。 题型04 用双缝干涉实验测量光的波长创新实验 16．（2024·山东潍坊·三模）1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）。应用洛埃镜测量单色光波长的原理如下： 如图所示，是单缝S通过平面镜成的像，如果S被视为双缝干涉中的一个缝，相当于另一个缝。单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹。 请回答下列问题： (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．将平面镜稍向上移动一些 B．将平面镜稍向下移动一些 C．将光屏稍向右移动一些 D．将光源由红色光改为绿色光 (2)若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为h和D，光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为，单色光的波长__________； (3)实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。已知h远小于D，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互_________（选填“加强”或“减弱”）。 【答案】(1)AC (2) (3)减弱 【详解】（1）由双缝干涉条纹间距公式有 若要增大条纹间距，可以增大D，即将光屏向右移动；减小d，即将平面镜稍向上移动一些；或者换用波长更大的单色光，如将光源由绿色改为红色。 故选AC。 （2）由题意结合条纹间距公式有 整理有 （3）如果把光屏移动到和平面镜非常接近，即相当于两者接触，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即“半波损失”，故直接射到光屏上的光和经平面镜反射的光相位差为π，光程差为半波长，所以两束光相遇会减弱。 17．（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。 18．（2026·福建泉州·三模）“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】(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 19．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·重庆·三模）洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某次实验时，小南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。传感器沿矩形的长边（图中竖直方向）均匀分布着许多光敏单元，各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器得到各点的光照强度，形象地展示亮条纹的分布，得到干涉图像的条纹间距。图乙中a曲线是小南得到的干涉图像。 (1)由图甲可知单缝S到传感器的距离为______cm； (2)单缝S到平面镜的距离，则单色光的波长为______nm（保留3位有效数字）； (3)若只把光源换成频率更大的单色光，则新的光强分布是图乙中的______（填“b”或“c”）曲线。 【答案】(1)61.0 (2)610 (3)b 【详解】（1）由图甲可知单缝S到传感器的距离为 （2）等效双缝宽度为 由图乙中a曲线可知相邻亮条纹中心间距 由，可得单色光的波长为 （3）若只把光源换成频率更大的单色光，则波长变小，根据可知，条纹间距变小，可知新的光强分布是图乙中的b。 【课时精练】 1．（2026·河北·一模）如图所示，用“插针法”测量一等腰直角三角形玻璃砖的折射率。主要步骤如下： （1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点； （2）将玻璃砖斜边AB沿ab放置，并确定直角边BC的位置ef，cd与ef的交点为； （3）在cd上竖直插上大头针和，从侧面BC透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住______（选填“”“”或“和”）的虚像； （4）撤去玻璃砖和大头针，连接与，过作ef的垂线，垂足为D，用刻度尺量出的长度，的长度，则玻璃砖的折射率______。（用题给物理量字母表示） （5）为了减小实验误差，大头针的位置应离较______（选填“近”或“远”）一些。 【答案】 和 远 【详解】[1]实验要求和在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过，故要挡住和的像； [2]作出光线在分界面处的法线，如图所示 根据折射定律可得 [3]为了减小实验误差，大头针的位置应离较远一些，光线所在的方向更准确。 2．（2026·海南·一模）(1)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，则激光束在A点处折射角的正弦值为___________。（结果用分数表示） ③如图乙所示，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)实验小组用如图丙所示的装置来测量当地的重力加速度，电火花计时器打出的纸带如图丁所示，回答下列问题： ①电火花计时器所接的电源为___________（填“8V交流”“8V直流”“220V直流”或“220V交流”）电。手捏纸带的上端，把纸带拉成竖直状态，让重物靠近电火花计时器由静止释放。 ②已知电火花计时器的打点周期为T，并得到1~7的计时点，相邻计时点间的距离在图丁中已标出，则打“6”点时，重物的速度大小为___________，当地的重力加速度大小g=___________。 【答案】(1) 6.00 1.8 (2) 220V交流 【详解】（1）①[1]直径 ②[2]过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，根据几何关系可知，折射角的正弦值 ③[3]根据折射定律 解得n=1.8 （2）①[1]电火花计时器所接的电源为220 V交流电。 ②[2][3]根据匀变速运动，中间时刻瞬时速度等于全程平均速度 由逐差法有 解得 g= 3．（2026·贵州黔东南·模拟预测）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下： ①如图，在白纸上画一条直线，将半圆形玻璃砖放在白纸上，玻璃砖底面直径与直线重合，描出直径两端点A、B，取走玻璃砖，用刻度尺找出圆心O点，作出AB的垂线OC，作出和OC延长线夹角为30度的线段OE，放回玻璃砖，将刻度尺垂直OC放在玻璃砖下方（0刻线与OC对齐）。 ②使激光笔入射光线平行纸面，由E点沿着半径方向射向圆心O，从玻璃砖射出的激光在AB下方，射在刻度尺上F点，记下F点的位置。 ③由E向A缓慢移动激光笔，并保持激光沿着半径方向射向圆心O，缓慢移动激光笔过程中当刻度尺上的光线逐渐变暗直到恰好消失时，记下激光路径上的H点，取走玻璃砖。 完成下列问题： (1)在图中分别作出折射和全反射时的光路图_____。 (2)方法一：测得O到F点的距离为4.53cm，可以求得玻璃砖折射率为=_____（结果保留3位有效数字）。 (3)方法二：测得H到点O的距离为3.44cm，H到线段OC延长线的距离为2.26cm，可以求得玻璃砖折射率为=_____（结果保留3位有效数字）。 【答案】(1) (2)1.50 (3)1.52 【详解】（1）作出折射和全反射时的光路图，如图所示 （2）由几何关系可得 根据光的折射定律得 （3）根据光的全反射规律 4．如图甲所示，某同学用图中装置完成“测定玻璃的折射率”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________（单选） A．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 B．入射角变大，会在边界发生全反射 C．大头针，的间距应该适当取大一点 D．在确定玻璃砖上下边界时，可用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出和 (2)某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，如图乙所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率________。 (3)如果将玻璃砖的边误画成了，如图丙所示，折射率的测量值将________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (4)该同学设计了一个液体折射率测量仪，如下图所示。在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，选取某条半径AO（测量出），AO的延长线与圆周交点为K。在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针、，并保持、位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF为法线。而后在图中右上方区域观察、的像，并在圆周上插上大头针，使正好挡住、的像。小组成员通过计算，预先在圆周KC部分刻好了折射率的值，这样只要根据圆周上大头针所插的位置，就可读出液体的折射率。则： ①处对应的液体的折射率________处对应液体的折射率；（填“>”、“<”或“=”） ②该测量仪，越小，测量液体折射率的量程________；（填“越大”、“越小”或“不变”） 【答案】(1)C (2)1.25 (3)偏小 (4) < 越大 【详解】（1）A．入射光线AO与法线的夹角（入射角）过大，折射光线会很弱，不利于确定折射光线位置，不是越大越好，故A错误； B．光从空气进入玻璃，在界面是从光疏到光密介质，不会发生全反射；在界面，根据几何关系，入射角等于界面的折射角，一定小于临界角，不会发生全反射，故B错误； C．大头针，的间距应该适当取大一点，能更准确确定入射光线方向，减小误差，故C正确； D．用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出和会导致边界线不准确，产生误差，故D错误。 故选C。 （2）设圆的半径为，由乙图可知，入射角为，折射角为，根据几何关系有， 根据折射定律，解得 （3）若误将画成，会使折射角的测量值偏大，根据折射定律 可知折射率偏小。 （4）①[1]设入射角，、对应的折射角分别为、，由图知，根据折射定律有 可知越大，越大，处对应的液体的折射率小于处对应液体的折射率； ②[2]越小，则越小，根据折射定律有 可知当减小时，对应可测的折射率最大值变大，即测量量程越大。 5．（2026·广东茂名·二模）如图甲所示，为某同学做“测定玻璃折射率”的实验光路图，和为玻璃砖的两个平行界面，O为直线AO与边界的交点，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．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 B．入射角变大，会在边界发生全反射 C．大头针、的间距应该适当取大一点 D．插上大头针，使只需要挡住或的像 (2)如图乙所示，某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，若他测得AB=5 cm，CD=4 cm，则可求出玻璃的折射率n=__________。 (3)如果将玻璃砖的边误画成了，如图丙所示，折射率的测量值将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)CD (2) (3)偏小 【详解】（1）A．入射光线与法线的夹角（入射角）过大，折射光线会很弱，不利于确定折射光线位置，不是越大越好，故A错误； B．光从空气进入玻璃，在界面是从光疏到光密介质，不会发生全反射；在界面，根据几何关系，入射角等于界面的折射角，一定小于临界角，不会发生全反射，故B错误； C．大头针，的间距应该适当取大一点，能更准确确定入射光线方向，减小误差，故C正确； D．插上大头针，需要挡住、的像，这样才能确定出射光线，故D正确。 故选CD。 （2）根据折射定律 设圆的半径为，入射角满足 折射角满足 因此 （3）将误画为更靠下的后，出射光线方向不变，实验中确定玻璃内折射光线时，得到的折射角测量值比真实值偏大，根据，分母偏大，因此折射率的测量值偏小。 【真题回顾】 1．（2026·浙江·高考真题）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图1所示， (1)在图1的装置中，1位置为___________（选填“单缝”或“双缝”） (2)若在目镜视场中发现整体很暗且条纹不清晰，需要___________（选填“上下”或“左右”）拨动拨杆，并且前后移动光源或透镜，使光源发出的光能更集中地会聚在___________（选填“①”或“②”）位置。若图样右侧条纹清晰，但左侧较暗，如图2所示，可调节___________（选填“拨杆”、“手轮”或“光源”），使整个目镜视场条纹清晰明亮。 (3)实验发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，如图3，则需要___________ A．拨动拨杆 B．旋转整个测量头 C．旋转单缝 D．转动测量头上的手轮 (4)干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离，式中指的是图1装置中___________ A．①③之间的距离 B．①④之间的距离 C．②③之间的距离 D．②④之间的距离 【答案】(1)单缝 (2) 左右 ① 光源 (3)B (4)C 【详解】（1）双缝干涉实验的装置沿光传播方向的顺序为：光源→透镜→单缝→双缝→遮光筒→测量头，1位置在双缝之前，因此是单缝。 （2）[1][2]拨杆的作用是左右调节单缝和双缝的取向，让单缝与双缝平行对齐，若整体视场暗、条纹不清晰，需要左右拨动拨杆对齐缝，同时调整光源/透镜位置，将光线会聚在单缝处，保证入射光充足。 [3]若视场单侧亮单侧暗，一侧暗一侧亮，是光源/光学元件中心不在光轴上，调节光源的高低/水平位置，让光轴对齐整个装置，就能让整个视场亮度均匀明亮。 （3）分划板中心刻线和干涉条纹不平行时，需要旋转整个测量头，让刻线与条纹取向一致。 故选B。 （4）公式中的是双缝到光屏（观察屏）的距离，对应图中②是双缝、③是光屏，因此是②③之间的距离。 故选C。 2．（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。 3．（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。 4．（2023·广东·高考真题）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： （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）①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 ②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（a）所示    ③用刻度尺测量和的长度和．的示数如图（b）所示，为________。测得为    （3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式________ ；由测得的数据可得折射率为________（结果保留3位有效数字） （4）相对误差的计算式为。为了减小测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角________。 【答案】 2.25 1.51 稍小一些 【详解】（2）③[1]刻度尺的最小分度为0.1cm，由图可知，为2.25cm； （3）[2][3]玻璃砖折射率的表达式 带入数据可知 （4）[4]相对误差的计算式为，为了减小测量的相对误差，实验中要尽量稍大一些，即激光在点入射时应尽量使入射角稍小一些。 5．（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。 6．（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 7．（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。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $