第44讲 光学实验（复习讲义）（江苏专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第44讲 光学实验 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 实验：测量玻璃的折射率 知识点1 实验：测量玻璃的折射率 考向1 教材原型实验重 考向2 拓展创新实验重 考点二 实验：用双缝干涉测量光的波长 知识点1 实验：用双缝干涉测量光的波长 考向1 课本原型实验重 考向2 拓展创新实验重 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 实验：用双缝干涉测量光的波长——原理与装置 江苏卷·T6，4分 双缝干涉实验的操作规范（单缝与双缝平行、滤光片位置） 双缝干涉条纹间距公式 Δx=(L/d)λ 的应用与数据处理 江苏卷·T6，4分 实验：测量玻璃的折射率——插针法原理与操作 插针法测折射率的误差分析（界面画偏、玻璃砖平移） “测量玻璃的折射率”的拓展方案（激光+半圆柱体、图像法） 考情分析 题型与考向：江苏高考对“光学实验”的考查以选择题为主要形式，尚未出现独立的实验操作大题。考查重心高度集中于“用双缝干涉测量光的波长” ，“测量玻璃的折射率” 在江苏卷高考中虽有历史真题（2006年插针法误差分析），但近十五年未再独立命题，更多以模拟题和教辅训练的形式存在。考查内容覆盖两个实验的核心维度： 双缝干涉测波长：条纹间距公式 Δx=(L/d)λ 的定量应用（2025年T6、2023年T6均为“改变d，判断Δx变化”的逆向推理），以及实验装置的操作规范——单缝与双缝平行、滤光片置于单缝之前、干涉条纹与双缝平行等（2024年南京盐城期末调研）。 测量玻璃的折射率：插针法的基本原理与误差分析（2006年江苏卷的界面偏差分析），以及拓展方案——激光+半圆柱体结合 y-x 图像测折射率（湖北卷真题，江苏教辅重点收录）。 情境与立意： 学习探究类：双缝干涉实验中各元件的功能与调节逻辑（滤光片→单缝→双缝→屏），条纹间距与 L、d、λ 三个变量的控制关系，以及从“条纹间距变化”反推“双缝间距变化”的逆向推理能力（2025年T6）。测量玻璃折射率实验中，插针法“隔着玻璃观察成一条直线”的等效替代思想，以及界面画偏、玻璃砖平移等操作失误对折射率测量结果的方向性影响（2006年江苏卷的误差分析框架）。 科技与测量方法类：激光作为高平行度光源在折射率测量中的优势（比大头针插针法误差更小），图像法（y-x 图像斜率即折射率）在数据处理中的运用，以及“介质中波长 λₙ=λ/n”这一光学基本关系在实验情境中的延伸（2026年苏锡常镇一模）。 复习目标 双缝干涉测波长——原理与公式：掌握条纹间距公式 Δx=(L/d)λ，明确 L 为双缝到屏的距离、d 为双缝间距、λ 为光在真空（空气）中的波长。理解条纹间距与 L 成正比、与 d 成反比、与 λ 成正比。能由条纹间距的变化反推 d 或 λ 的变化（2025年T6、2023年T6的考查形式）。江苏卷高考直接真题的核心公式，务必熟练掌握。 双缝干涉实验——操作规范与元件功能：掌握各元件的正确顺序：光源→滤光片（置于单缝之前，将复色光变为单色光）→单缝（获得线光源）→双缝（获得相干光）→屏。理解单缝和双缝必须相互平行放置，否则干涉条纹不清晰；干涉条纹与双缝平行（而非垂直）。知道拨杆的作用是调节单缝的角度使其与双缝平行，而非调节缝宽。理解将单缝向双缝靠近不改变条纹间距和目镜中观察到的条纹数。江苏模拟卷高频操作细节考点，务必重点辨析。 双缝干涉——条纹间距的定量判断与介质中波长的换算：能根据干涉图样读出条纹间距的变化倍数，并利用 Δx∝1/d 反推双缝间距的变化（2025年T6）。在此基础上，能结合“光在介质中的波长 λₙ=λ/n”和“频率不变”的关系，完成从真空波长到介质波长的换算（2026年苏锡常镇一模第（2）问的考查方向）。江苏模拟题向计算深度延伸的方向，需具备基本推导能力。 测量玻璃的折射率——插针法原理与操作：理解插针法“用大头针确定入射光线和出射光线，通过隔着玻璃砖观察使针影重合来确定折射光线”的等效替代思想。掌握关键操作：入射角适当大些（太小则折射现象不明显，角度测量相对误差大）；P₁P₂ 和 P₃P₄ 之间的距离适当大些（太小则确定光线方向时角度误差大）。 测量玻璃的折射率——误差方向判断：掌握两类典型误差的定性分析。玻璃砖平移（画出的界面位置与玻璃砖实际位置发生平移，但两界面仍平行）：入射角和折射角均不变，测得折射率不变。界面画偏（如将 bb′ 误画在更远的 cc′ 处）：导致测量的折射角偏大，由 n=sin i/sin r 可知测得折射率偏小。2006年江苏卷的甲、乙、丙三界面偏差分析是这一考点的标准训练素材。模拟卷误差分析的高频考点，务必掌握方向判断逻辑。 测量玻璃的折射率——拓展方案（激光+半圆柱体+图像法） ：了解用激光替代大头针的改进方案——激光平行度好，比插针法更有利于减小方向确定的误差；选择圆心 O 作为入射点是为了计算方便（入射角与圆心角关系简单），而非因为该处折射现象更明显。掌握从几何关系中导出 sin i 和 sin r 的表达式，理解 y-x 图像的斜率大小等于折射率。知道半圆弧轮廓线半径描画偏大时，折射率测量结果不变（因为 n 由 y/x 的比值决定，与半径的绝对大小无关）。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 实验：测量玻璃的折射率 知识点1 实验：测量玻璃的折射率 知●识●解●构 1、实验原理 如下图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率 2实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。 3、实验步骤 用图钉把白纸固定在木板上； 在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′； 画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针； 在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′； 眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像； 移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′； 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； 改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。 4、数据分析 计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。 图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。 单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝. 5、注意事项 不能把边界线和入射光线画的过粗。 入射角不能太大，也不能太小，在20°- 70°之间为宜。 玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。 用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′。 实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像。 考●向●破●译 考向1 课本原型实验 例1（25-26高二下·江苏镇江·质量监测）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。为直线与的交点。在直线上竖直地插上、两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有______；（多选，填字母） A．插上大头针，使仅挡住的像。 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角和的大小，该同学多次改变入射角，测得几组和，根据测得的和的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率______。 (3)关于该实验的下列说法，其中正确的是（     ） A．改变入射角角的大小，有可能光线不从界面射出 B．为了方便计算，入射角应取、等特殊值 C．如果玻璃砖的上下两个面不平行，并不会影响该实验的完成 D．实验过程也可以把玻璃平整的界面当直尺来用 (4)该同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和后，不小心碰了玻璃砖使它向方向平移了少许，如图丙所示，则他测出的折射率将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (5)实验中，入射光线和出射光线上大头针的位置均正确，则逆着出射光线观察到的4个大头针的位置可能是（     ） A． B． C． D． 【答案】(1)BD (2)1.5 (3)C (4)不变 (5)C 【详解】（1）该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针，使挡住的像和的像；插上大头针，使挡住和、的像。 故选BD。 （2）根据折射定律可知该玻璃的折射率为 （3）A．玻璃砖上下界面平行，出射界面的入射角等于入射界面的折射角，一定小于临界角，不会发生全反射，光线一定从射出，故A错误； B．入射角只需在合适范围内即可，无需必须取特殊值，故B错误； C．只要能确定入射光线和出射光线，就能求出折射率，玻璃砖上下界面不平行，不影响实验的完成，故C正确； D．不能将玻璃砖当直尺使用，会损伤玻璃砖的光学表面，故D错误。 故选C。 （4）该同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和后，不小心碰了玻璃砖使它向方向平移了少许，如图所示 由图可知整个玻璃砖平移，测得的入射角、折射角没有受到影响，则他测出的折射率将不变。 （5）设入射光线和出射光线上大头针分别为、和、，用插针法测量矩形玻璃砖折射率的实验中，入射光线和出射光线上大头针的位置均正确，说明出射光线上大头针、会挡住入射光线上大头针、的像，则根据光路可逆性知，逆着出射光线观察到的4个大头针的位置，其中出射光线上会挡住，只观察到，所以逆着出射光线观察到的4个大头针的位置可能是C图。 故选C。 【变式训练1·变考法】（25-26高二上·江苏宿迁·期中）如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 (1)下列措施能够提高实验准确程度的是________ A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗一点的大头针完成实验 (2)该同学接下来要完成的必要步骤有________ A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (3)过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率________。 (4)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________（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。 (5)一位同学准确地画好玻璃砖的界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值________准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】(1)A (2)BD (3) (4) (5)等于 【详解】（1）A．选用两光学表面间距大的玻璃砖，可以使光学轨迹更明显，减少角度测量误差，故A正确； B．玻璃砖两光学表面是否平行不影响折射率的测量，故B错误； C．选用粗一点的大头针完成实验，会增大定位误差，故C错误。 故选A。 （2）光沿直线传播，两点确定一条直线，让同时挡住、的像，保证入射光线是唯一的且过、，同理使挡住和、的像，保证从玻璃砖出来的光线是唯一的且过、，最后使四个点在同一条光线的传播路径上。 故选BD。 （3）玻璃砖的折射率是光由真空（本实验为空气）射入玻璃发生折射时的入射角正弦与折射角正弦之比，所以 （4）玻璃砖的折射率 某透明介质的折射率 因，所以 （5）如下图实际光路图为PMNG，测量光路图为PQNG，根据折射定律知，PM平行于QNG，且M点到的距离等于N点到的距离，所以四边形PMNQ为平行四边形，则折射率的测量值等于准确值。 考向2 拓展创新实验【重】 例2（2026高三下·湖北孝感·模拟）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。 【变式训练1·变考法】（25-26高二上·江苏如东·质量监测）为了研究水结成冰后折射率的变化情况，小明用发光二极管、干电池、导线、直尺、切刀、电钻、砂纸等器材，测量一块厚度均匀无杂质、无气泡的冰块折射率。具体操作如下： a.用直尺和切刀把冰块切出一个较长的平截面P，用砂纸将该面打磨光滑； b.在冰面上的某点，用电钻钻洞，把发光二极管放入洞中，往洞里滴入几滴水，清水结冰后，固定住二极管； c.把冰块放在桌面上，连接电路，使二极管发光（可看成点光源），量出光源S到面P的距离，记为d； d.通过平面P观察二极管照亮的区域，并记下边缘的位置A、B，如图所示。 关于该实验，回答下列问题： (1)光在冰中的传播速度比光在真空中的传播速度______（大、小、相等） (2)要测出冰块的折射率，还需要测量的物理量是______，该量记为L； (3)利用实验中的测量数据，写出冰块折射率的表达式n=______。 (4)下列对本实验的理解，正确的是（　　） A．光源S到面P的距离d较大时，可能无法完成实验 B．光在冰中传播时，光的频率和波长都发生了变化 C．用不同颜色的二极管发光，测出的冰的折射率都一样 D．冰块一定要切成长方体才能用此方法测其折射率 【答案】(1)小 (2)AB的长度 (3) (4)A 【详解】（1）由光在真空中的传播速度大于光在任何介质中的传播速度，可知光在冰中的传播速度比光在真空中的传播速度小。 （2）从S发出的光射到P面时发生全反射时满足 由几何关系 可知要测出冰块的折射率，还需要测量的物理量是AB的长度，该量记为L。 （3）由上述表达式， 解得 （4）A．光源S到面P的距离d较大时，光线射到面P两端时，入射角较小，可能无法发生全反射，则可能无法完成实验，故A正确； B．光的频率由光源决定，在介质中传播时频率不变，故B错误； C．用不同颜色的二极管发光，发出的光颜色不同，不同颜色的光的折射率不同，临界角也不同，测出的冰的折射率不一样，故C错误； D．用此方法测冰的折射率，只需测量光源S到面P的距离和面P上二极管照亮区域的长度，有平整的面P即可，与冰块形状无关，故D错误。 故选A。 考点二 实验：用双缝干涉测量光的波长 知识点1 实验：用双缝干涉测量光的波长 知●识●解●构 1、实验目的 会用测量头测量条纹间距离；掌握用公式Δx＝λ 测定波长的方法；观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2、实验原理 双缝间距d，双缝到屏的距离l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。则r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)。另x≈ltan θ≈lsin θ则r2－r1＝d， 若P处为亮纹，则d＝±kλ，(k＝0，1，2，……)，解得x＝±kλ。(k＝0，1，2……)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距Δx＝λ。 3、实验器材 光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等。 4、实验装置图 5、实验步骤 观察双缝干涉图样： ①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上； 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，使光源灯丝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，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹； ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 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使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a2－a1|，则相邻两亮条纹间距Δx＝； 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、计算，求出波长的平均值； ⑤换用不同的滤光片，重复实验。 6、实验数据 条纹间距的计算：Δx＝； 波长计算：λ＝Δx＝； 计算多组数据，求λ的平均值。 7、注意事项 光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近，仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。 实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关。 安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。 双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。 测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐。 8、误差分析 l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值； 条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx平均值的方法进一步减小误差。 考●向●破●译 考向1 课本原型实验【重】 例1（25-26高二上·江苏常州·期末）双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）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，并根据测量的量计算出光的波长（已知双缝间距）。 （1）图1中仪器B是__________。 （2）用测量头测量条纹间的距离：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，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数__________，图3读数__________。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离。 （4）根据以上实验数据，求相邻两条亮条纹间距的表达式为__________[用第（2）问中的字母表示]。 （5）若，根据以上实验数据，该单色光波长的表达式为__________m。 【答案】 双缝 1.700 9.200 【详解】（1）[1]双缝干涉实验的装置顺序为：光源→滤光片→单缝→双缝→遮光筒→毛玻璃屏，因此B是双缝； （2）[2][3]螺旋测微器的分度值为，根据图2、3可知， （4）[4]相邻两条亮纹间距的表达式为 （5）[5]根据 联立可得 代入数据得 【变式训练1·变考法】（25-26高二上·江苏常州·阶段测试）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示    (1)M、N、P三个光学元件依次为___。 A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片 C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片 (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，干涉条纹间距变宽 B．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 C．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 D．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 (3)如图所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行___。 A．仅旋转单缝 B．仅前后移动凸透镜 C．仅旋转毛玻璃处的测量头 D．调节拨杆 (4)已知双缝间的距离为，双缝到毛玻璃屏的距离为，当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时，手轮上的读数为0.3mm，当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时，手轮上的示数如图4所示，则读数为___mm；由以上已知数据和测量数据可知，该红光的波长为___m（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)A (2)AC (3)C (4) 9.6 6.2×10-7 【详解】（1）根据实验装置的正确安装顺序可知M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片。 故选A。 （2）A．根据双缝干涉条纹间距公式，将滤光片由蓝色的换成红色的，增大，其他条件不变，干涉条纹间距变宽，故A正确； B．双缝干涉条纹间距与单缝和双缝之间的距离无关，将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故B错误； C．换一个两缝之间距离更大的双缝，双缝之间的间距增大，其他条件不变，干涉条纹间距变窄，故C正确； D．去掉滤光片，其他条件不变，光屏上出现彩色条纹，故D错误。 故选AC。 （3）实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故ABD错误，C正确。 故选C。 （4）[1]游标卡尺是10分度的，精确度为0.1mm，第5条亮条纹中心对应的读数为 [2]相邻条纹间距为 根据双缝干涉条纹间距公式 解得波长 考向2 拓展创新实验【重】 例2（24-25高二上·重庆巴蜀中学·期末）劳埃德镜是一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，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将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是。 (1)通过劳埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，______相当于另一个“缝”； (2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.12mm，单缝到光屏的距离D=1.0m，观测光屏上相邻亮条纹中心间距为2.900mm，则该单色光的波长λ=______nm； (3)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．将平面镜稍向下移动一些 B．将平面镜稍向左移动一些 C．将光屏稍向右移动一些 D．将光屏稍向上移动一些 (4)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。如果把光屏向左移动到和平面镜接触，接触点P处是______。（选填“亮条纹”或“暗条纹”） 【答案】(1) (2)696 (3)C (4)暗条纹 【详解】（1）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，S'相当于另一个“缝”。 （2）等效双缝间的距离为 根据双缝干涉条纹间距公式 代入数据，联立解得 （3）根据双缝干涉条纹间距公式可知，增大D，即将光屏向右移动；减小d，即将平面镜向上移动；增大波长λ，能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离。 故选C。 （4）如果把光屏移动到和平面镜接触，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，所以接触点P处是暗条纹。 【变式训练1·变考法】（2027高三上·山东济南·调研）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d＝0.50mm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l＝______cm。 (3)利用公式______（用l、d和表示），某同学计算得该激光的波长为640nm，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)31.25/31.26/31.27 (3) 可见光 【详解】（1）此过程中应避免激光直接射入眼睛，因为激光具有亮度高、能量集中的特点，会对眼睛造成损伤。 （2）刻度尺的最小刻度为1mm，则双缝到光传感器的距离l＝43.26cm-12.00cm=31.26cm （3）[1]根据可得 [2]可见光波长范围大约在400nm到760nm之间，紫外线波长范围大约在10nm到400nm之间，红外线波长范围大约在760nm到1mm之间，所以640nm波长的激光为可见光。 【变式训练2·变情境】（25-26高二上·江西·期末）某物理兴趣小组根据激光相干性好、亮度高的特点，利用双缝干涉实验原理测量某蓝色激光的波长。实验装置如图甲所示，刻有双缝的黑色纸板和蓝色激光笔一起同轴地固定在光具座上，激光经过双缝后在光屏表面形成的亮条纹如图乙中阴影所示，已知双缝间的宽度d=0.4mm，双缝到光屏的距离L=1.0m。 (1)用游标卡尺测图乙中A、B位置的坐标分别为x1=8.26cm、x2=8.98cm，则相邻亮条纹的条纹间距∆x=________mm。 (2)由双缝干涉条纹间距公式可计算出该蓝光的波长λ=________m。 (3)若实验中双缝到光屏间的距离增大，则实验测量的蓝光波长__________（填“增大”“减小”或“不变”）；若用紫色激光重新实验，则相邻亮条纹间距会__________（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】(1)1.2 (2)4.8×10-7 (3) 减小 减小 【详解】（1）根据题意可得 （2）根据条纹间距公式可得 （3）[1]由以上分析可知，若实验中双缝到光屏间的距离增大，则实验测量的蓝光波长减小； [2]根据条纹间距公式可知，光的波长越长，条纹间距越大，如果用紫色激光重新实验，紫光波长比蓝光波长小，相邻亮条纹间距将会减小。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·江西·高考）某小组探究盐水浓度对折射率的影响。 (1)首先在纸带上画一条直线，并在直线上作两个明显的标记点、，用游标卡尺测出两标记点的距离，如图（a）所示，读出___________。然后将纸带固定在空水槽底部。 (2)铁架台和水槽放置在同一水平桌面，激光笔安装于铁架台上。调整实验装置，使激光笔射出的光线与连线在同一竖直面内，光线与竖直方向成角，且光线照射的光斑恰好在标记点，此后装置固定不动，如图（b）所示。向水槽里缓慢加入被测液体，直至光斑沿连线移动到标记点，测量并记录液面高度。 如图（c）所示，以为坐标原点、沿方向为轴建立直角坐标系，虚线为液面所在位置。请在图（c）中画出液面高度为时，激光由空气入射到液体的光路图（入射光线、法线和折射光线）。 (3)由折射定律可得，液体的折射率___________（用，表示）。 (4)该小组配制了5种不同浓度的盐水，依据上述方案重复实验，所得数据点如图（d）所示。为得到折射率随浓度的变化规律，请在图（d）中作出图线。 (5)从图（d）中可得盐水折射率与其浓度的函数关系式为___________。（式中数字保留三位小数） 【答案】(1)2.325 (2) (3) (4) (5) 【详解】（1）20分度游标尺最小刻度为0.05mm，故读数 （2）根据题意可得激光由空气入射到液体的光路图如图所示 （3）折射角满足 折射率 （4）根据描点法可得图线如图所示 （5）由图可知图线斜率 截距 可得盐水折射率与其浓度的函数关系式为 2．（2026·黑吉辽蒙·高考）如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 【答案】(1)B (2) (3) (4)21.3 【详解】（1）AB．实验中标记点和点是为了确定入射光线和折射光线的方向，点的位置可以选取入射光线上的任意位置，光线在玻璃砖中发生折射，玻璃砖上不能标记，只能标记光从玻璃砖中射出的点，故A错误，B正确； C．作圆弧时，半径的长度可以任意选择，再用几何关系得出入射角和折射角的正弦值的表达式即可，故C错误。 故选B。 （2）根据题图可得入射角正弦值的表达式为，折射角的表示为，则折射率为 （3）测距仪默认激光在真空中的速度c计算距离，激光往返，因此示数按计算。 （4）设实际深度为 水的折射率 激光往返时间 其中 测距仪示数 联立可得 即测距仪的示数接近，则符合他的推测。 3．（2026·浙江·高考）“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 手轮 (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]在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，手轮用于调节目镜的前后位置，使分划板上的干涉条纹清晰。如果手轮调节过度，目镜偏离了最佳位置，会导致视场中只有部分区域的光线能正常进入目镜，从而出现右侧条纹清晰、左侧较暗的现象。此时应反向微调手轮，使整个目镜视场内的条纹都清晰明亮 （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 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $命学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 第44讲 光学实验 考点一实验：测量玻璃的折射率、 考●向●破●译 考向1课本原型实验 例 【答案】I)BD (2)1.5 3)C ④)不变 (6)C 【变式训练1·变考法】 【答案】I)A (2)BD 6)n=sinβ sina (4)> (6)等于 考向2拓展创新实验【重】 例2 【答案】1)①④③② cosi (2).0 5m2 3)大 1/4 西学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 【变式训练1变考法】 【答案】1)小 (2)AB的长度 3)VL2+4d L (4)A 考点二实验：用双缝干涉测量光的波长、 考●向●破●译 考向1课本原型实验【重】 例] 【答案】 双缝 Xn-X1 1.700 9.200 6.0×107 n-1 【变式训练1变考法】 【答案】I)A (2)AC 3)C (4④) 9.6 6.2×107 考向2拓展创新实验【重】 例卫 【答案】(I)S (2)696 3)C (4)暗条纹 2/4 命学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 【变式训练1·变考法】 【答案】Q)亮度高 (2)31.25/31.26/31.27 3) △xd 可见光 【变式训练2变情境】 【答案】1)1.2 (2)48×107 3) 减小 减小 真题溯源•考向感知 一一溯源真题逻辑，感知高考考向 1. 【答案】(1)2.325 ◆/cm 液面 6 4 3 x/cm 2)012345678 ()2(h-sP+2h2 2h-s] 3/4 学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 个n 1.38 1.3 1.36 1.35 1.34 1.33 1320 (4) 0% 5%10%15%20%25% (5)n=0.213c+1.326 2. 【答案】I)B (2)Xp XN ⑧)c 2 (4)21.3 3. 【答案】1)单缝 (2) 左右 ① 手轮 3)B (4)C 414 第44讲 光学实验 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 实验：测量玻璃的折射率 知识点1 实验：测量玻璃的折射率 考向1 教材原型实验重 考向2 拓展创新实验重 考点二 实验：用双缝干涉测量光的波长 知识点1 实验：用双缝干涉测量光的波长 考向1 课本原型实验重 考向2 拓展创新实验重 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 实验：用双缝干涉测量光的波长——原理与装置 江苏卷·T6，4分 双缝干涉实验的操作规范（单缝与双缝平行、滤光片位置） 双缝干涉条纹间距公式 Δx=(L/d)λ 的应用与数据处理 江苏卷·T6，4分 实验：测量玻璃的折射率——插针法原理与操作 插针法测折射率的误差分析（界面画偏、玻璃砖平移） “测量玻璃的折射率”的拓展方案（激光+半圆柱体、图像法） 考情分析 题型与考向：江苏高考对“光学实验”的考查以选择题为主要形式，尚未出现独立的实验操作大题。考查重心高度集中于“用双缝干涉测量光的波长” ，“测量玻璃的折射率” 在江苏卷高考中虽有历史真题（2006年插针法误差分析），但近十五年未再独立命题，更多以模拟题和教辅训练的形式存在。考查内容覆盖两个实验的核心维度： 双缝干涉测波长：条纹间距公式 Δx=(L/d)λ 的定量应用（2025年T6、2023年T6均为“改变d，判断Δx变化”的逆向推理），以及实验装置的操作规范——单缝与双缝平行、滤光片置于单缝之前、干涉条纹与双缝平行等（2024年南京盐城期末调研）。 测量玻璃的折射率：插针法的基本原理与误差分析（2006年江苏卷的界面偏差分析），以及拓展方案——激光+半圆柱体结合 y-x 图像测折射率（湖北卷真题，江苏教辅重点收录）。 情境与立意： 学习探究类：双缝干涉实验中各元件的功能与调节逻辑（滤光片→单缝→双缝→屏），条纹间距与 L、d、λ 三个变量的控制关系，以及从“条纹间距变化”反推“双缝间距变化”的逆向推理能力（2025年T6）。测量玻璃折射率实验中，插针法“隔着玻璃观察成一条直线”的等效替代思想，以及界面画偏、玻璃砖平移等操作失误对折射率测量结果的方向性影响（2006年江苏卷的误差分析框架）。 科技与测量方法类：激光作为高平行度光源在折射率测量中的优势（比大头针插针法误差更小），图像法（y-x 图像斜率即折射率）在数据处理中的运用，以及“介质中波长 λₙ=λ/n”这一光学基本关系在实验情境中的延伸（2026年苏锡常镇一模）。 复习目标 双缝干涉测波长——原理与公式：掌握条纹间距公式 Δx=(L/d)λ，明确 L 为双缝到屏的距离、d 为双缝间距、λ 为光在真空（空气）中的波长。理解条纹间距与 L 成正比、与 d 成反比、与 λ 成正比。能由条纹间距的变化反推 d 或 λ 的变化（2025年T6、2023年T6的考查形式）。江苏卷高考直接真题的核心公式，务必熟练掌握。 双缝干涉实验——操作规范与元件功能：掌握各元件的正确顺序：光源→滤光片（置于单缝之前，将复色光变为单色光）→单缝（获得线光源）→双缝（获得相干光）→屏。理解单缝和双缝必须相互平行放置，否则干涉条纹不清晰；干涉条纹与双缝平行（而非垂直）。知道拨杆的作用是调节单缝的角度使其与双缝平行，而非调节缝宽。理解将单缝向双缝靠近不改变条纹间距和目镜中观察到的条纹数。江苏模拟卷高频操作细节考点，务必重点辨析。 双缝干涉——条纹间距的定量判断与介质中波长的换算：能根据干涉图样读出条纹间距的变化倍数，并利用 Δx∝1/d 反推双缝间距的变化（2025年T6）。在此基础上，能结合“光在介质中的波长 λₙ=λ/n”和“频率不变”的关系，完成从真空波长到介质波长的换算（2026年苏锡常镇一模第（2）问的考查方向）。江苏模拟题向计算深度延伸的方向，需具备基本推导能力。 测量玻璃的折射率——插针法原理与操作：理解插针法“用大头针确定入射光线和出射光线，通过隔着玻璃砖观察使针影重合来确定折射光线”的等效替代思想。掌握关键操作：入射角适当大些（太小则折射现象不明显，角度测量相对误差大）；P₁P₂ 和 P₃P₄ 之间的距离适当大些（太小则确定光线方向时角度误差大）。 测量玻璃的折射率——误差方向判断：掌握两类典型误差的定性分析。玻璃砖平移（画出的界面位置与玻璃砖实际位置发生平移，但两界面仍平行）：入射角和折射角均不变，测得折射率不变。界面画偏（如将 bb′ 误画在更远的 cc′ 处）：导致测量的折射角偏大，由 n=sin i/sin r 可知测得折射率偏小。2006年江苏卷的甲、乙、丙三界面偏差分析是这一考点的标准训练素材。模拟卷误差分析的高频考点，务必掌握方向判断逻辑。 测量玻璃的折射率——拓展方案（激光+半圆柱体+图像法） ：了解用激光替代大头针的改进方案——激光平行度好，比插针法更有利于减小方向确定的误差；选择圆心 O 作为入射点是为了计算方便（入射角与圆心角关系简单），而非因为该处折射现象更明显。掌握从几何关系中导出 sin i 和 sin r 的表达式，理解 y-x 图像的斜率大小等于折射率。知道半圆弧轮廓线半径描画偏大时，折射率测量结果不变（因为 n 由 y/x 的比值决定，与半径的绝对大小无关）。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 实验：测量玻璃的折射率 知识点1 实验：测量玻璃的折射率 知●识●解●构 1、实验原理 如下图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率 2实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。 3、实验步骤 用图钉把白纸固定在木板上； 在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′； 画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针； 在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′； 眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像； 移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′； 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； 改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。 4、数据分析 计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。 图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。 单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝. 5、注意事项 不能把边界线和入射光线画的过粗。 入射角不能太大，也不能太小，在20°- 70°之间为宜。 玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。 用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′。 实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像。 考●向●破●译 考向1 课本原型实验 例1（25-26高二下·江苏镇江·质量监测）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。为直线与的交点。在直线上竖直地插上、两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有______；（多选，填字母） A．插上大头针，使仅挡住的像。 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角和的大小，该同学多次改变入射角，测得几组和，根据测得的和的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率______。 (3)关于该实验的下列说法，其中正确的是（     ） A．改变入射角角的大小，有可能光线不从界面射出 B．为了方便计算，入射角应取、等特殊值 C．如果玻璃砖的上下两个面不平行，并不会影响该实验的完成 D．实验过程也可以把玻璃平整的界面当直尺来用 (4)该同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和后，不小心碰了玻璃砖使它向方向平移了少许，如图丙所示，则他测出的折射率将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (5)实验中，入射光线和出射光线上大头针的位置均正确，则逆着出射光线观察到的4个大头针的位置可能是（     ） A． B． C． D． 【变式训练1·变考法】（25-26高二上·江苏宿迁·期中）如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 (1)下列措施能够提高实验准确程度的是________ A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗一点的大头针完成实验 (2)该同学接下来要完成的必要步骤有________ A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (3)过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率________。 (4)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________（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。 (5)一位同学准确地画好玻璃砖的界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值________准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 考向2 拓展创新实验【重】 例2（2026高三下·湖北孝感·模拟）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”）。 【变式训练1·变考法】（25-26高二上·江苏如东·质量监测）为了研究水结成冰后折射率的变化情况，小明用发光二极管、干电池、导线、直尺、切刀、电钻、砂纸等器材，测量一块厚度均匀无杂质、无气泡的冰块折射率。具体操作如下： a.用直尺和切刀把冰块切出一个较长的平截面P，用砂纸将该面打磨光滑； b.在冰面上的某点，用电钻钻洞，把发光二极管放入洞中，往洞里滴入几滴水，清水结冰后，固定住二极管； c.把冰块放在桌面上，连接电路，使二极管发光（可看成点光源），量出光源S到面P的距离，记为d； d.通过平面P观察二极管照亮的区域，并记下边缘的位置A、B，如图所示。 关于该实验，回答下列问题： (1)光在冰中的传播速度比光在真空中的传播速度______（大、小、相等） (2)要测出冰块的折射率，还需要测量的物理量是______，该量记为L； (3)利用实验中的测量数据，写出冰块折射率的表达式n=______。 (4)下列对本实验的理解，正确的是（　　） A．光源S到面P的距离d较大时，可能无法完成实验 B．光在冰中传播时，光的频率和波长都发生了变化 C．用不同颜色的二极管发光，测出的冰的折射率都一样 D．冰块一定要切成长方体才能用此方法测其折射率 考点二 实验：用双缝干涉测量光的波长 知识点1 实验：用双缝干涉测量光的波长 知●识●解●构 1、实验目的 会用测量头测量条纹间距离；掌握用公式Δx＝λ 测定波长的方法；观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2、实验原理 双缝间距d，双缝到屏的距离l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。则r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)。另x≈ltan θ≈lsin θ则r2－r1＝d， 若P处为亮纹，则d＝±kλ，(k＝0，1，2，……)，解得x＝±kλ。(k＝0，1，2……)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距Δx＝λ。 3、实验器材 光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等。 4、实验装置图 5、实验步骤 观察双缝干涉图样： ①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上； 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，使光源灯丝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，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹； ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 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使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a2－a1|，则相邻两亮条纹间距Δx＝； 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、计算，求出波长的平均值； ⑤换用不同的滤光片，重复实验。 6、实验数据 条纹间距的计算：Δx＝； 波长计算：λ＝Δx＝； 计算多组数据，求λ的平均值。 7、注意事项 光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近，仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。 实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关。 安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。 双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。 测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐。 8、误差分析 l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值； 条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx平均值的方法进一步减小误差。 考●向●破●译 考向1 课本原型实验【重】 例1（25-26高二上·江苏常州·期末）双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）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，并根据测量的量计算出光的波长（已知双缝间距）。 （1）图1中仪器B是__________。 （2）用测量头测量条纹间的距离：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，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数__________，图3读数__________。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离。 （4）根据以上实验数据，求相邻两条亮条纹间距的表达式为__________[用第（2）问中的字母表示]。 （5）若，根据以上实验数据，该单色光波长的表达式为__________m。 【变式训练1·变考法】（25-26高二上·江苏常州·阶段测试）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示    (1)M、N、P三个光学元件依次为___。 A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片 C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片 (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，干涉条纹间距变宽 B．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 C．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 D．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 (3)如图所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行___。 A．仅旋转单缝 B．仅前后移动凸透镜 C．仅旋转毛玻璃处的测量头 D．调节拨杆 (4)已知双缝间的距离为，双缝到毛玻璃屏的距离为，当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时，手轮上的读数为0.3mm，当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时，手轮上的示数如图4所示，则读数为___mm；由以上已知数据和测量数据可知，该红光的波长为___m（结果保留两位有效数字）。 考向2 拓展创新实验【重】 例2（24-25高二上·重庆巴蜀中学·期末）劳埃德镜是一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，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将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是。 (1)通过劳埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，______相当于另一个“缝”； (2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.12mm，单缝到光屏的距离D=1.0m，观测光屏上相邻亮条纹中心间距为2.900mm，则该单色光的波长λ=______nm； (3)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．将平面镜稍向下移动一些 B．将平面镜稍向左移动一些 C．将光屏稍向右移动一些 D．将光屏稍向上移动一些 (4)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。如果把光屏向左移动到和平面镜接触，接触点P处是______。（选填“亮条纹”或“暗条纹”） 【变式训练1·变考法】（2027高三上·山东济南·调研）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d＝0.50mm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l＝______cm。 (3)利用公式______（用l、d和表示），某同学计算得该激光的波长为640nm，此波长的光为电磁波中的______（填“红外线”“可见光”或“紫外线”）。 【变式训练2·变情境】（25-26高二上·江西·期末）某物理兴趣小组根据激光相干性好、亮度高的特点，利用双缝干涉实验原理测量某蓝色激光的波长。实验装置如图甲所示，刻有双缝的黑色纸板和蓝色激光笔一起同轴地固定在光具座上，激光经过双缝后在光屏表面形成的亮条纹如图乙中阴影所示，已知双缝间的宽度d=0.4mm，双缝到光屏的距离L=1.0m。 (1)用游标卡尺测图乙中A、B位置的坐标分别为x1=8.26cm、x2=8.98cm，则相邻亮条纹的条纹间距∆x=________mm。 (2)由双缝干涉条纹间距公式可计算出该蓝光的波长λ=________m。 (3)若实验中双缝到光屏间的距离增大，则实验测量的蓝光波长__________（填“增大”“减小”或“不变”）；若用紫色激光重新实验，则相邻亮条纹间距会__________（填“增大”“减小”或“不变”）。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·江西·高考）某小组探究盐水浓度对折射率的影响。 (1)首先在纸带上画一条直线，并在直线上作两个明显的标记点、，用游标卡尺测出两标记点的距离，如图（a）所示，读出___________。然后将纸带固定在空水槽底部。 (2)铁架台和水槽放置在同一水平桌面，激光笔安装于铁架台上。调整实验装置，使激光笔射出的光线与连线在同一竖直面内，光线与竖直方向成角，且光线照射的光斑恰好在标记点，此后装置固定不动，如图（b）所示。向水槽里缓慢加入被测液体，直至光斑沿连线移动到标记点，测量并记录液面高度。 如图（c）所示，以为坐标原点、沿方向为轴建立直角坐标系，虚线为液面所在位置。请在图（c）中画出液面高度为时，激光由空气入射到液体的光路图（入射光线、法线和折射光线）。 (3)由折射定律可得，液体的折射率___________（用，表示）。 (4)该小组配制了5种不同浓度的盐水，依据上述方案重复实验，所得数据点如图（d）所示。为得到折射率随浓度的变化规律，请在图（d）中作出图线。 (5)从图（d）中可得盐水折射率与其浓度的函数关系式为___________。（式中数字保留三位小数） 2．（2026·黑吉辽蒙·高考）如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 3．（2026·浙江·高考）“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 / 2 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