光學(xué)實(shí)驗(yàn)（練習(xí)）（解析版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第62講光學(xué)實(shí)驗(yàn)

目錄

01模擬基礎(chǔ)練

【題型一】實(shí)驗(yàn)一：測(cè)量玻璃磚的折射率

【題型二】實(shí)驗(yàn)二：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)

02重難創(chuàng)新練

【題型一】實(shí)驗(yàn)一：測(cè)量玻璃磚的折射率

1.某同學(xué)利用等腰直角玻璃磚測(cè)玻璃的折射率。主要步驟如下：

①將白紙平鋪在木板上，在白紙上畫直線將玻璃磚底邊與重合，在紙上標(biāo)記玻璃磚頂點(diǎn)公

②將大頭針［豎直插在合適的位置，再移動(dòng)大頭針2,用視線觀察，在鳥擋住《和玻璃磚頂點(diǎn)a處豎直插

入；

③移走玻璃磚和大頭針，過《、￡作直線交于。點(diǎn)，用圓規(guī)以。為圓心、以O(shè)a為半徑畫圓，交斗鳥于

b點(diǎn),如圖。

請(qǐng)接著完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟，算出玻璃的折射率〃。

(1)在圖中畫出所需的輔助線，并標(biāo)注相應(yīng)的字母。

(2)玻璃折射率的計(jì)算公式為：”=o(用相應(yīng)字母符號(hào)表示)

(3)請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l減少實(shí)驗(yàn)誤差的方案：

(3)改變插針位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，多次測(cè)量取平均值

【詳解】(1)如圖所示，過。作"N的垂線C。，過。作的垂線，垂足為"，過b作CD的垂線，垂足為

bb'

sin/?_r_bbr

n=

sinaadaa'

計(jì)算公式為

bb'

n=—

aa'

(3)減少實(shí)驗(yàn)誤差的方案：改變插針位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，多次測(cè)量取平均值。

2.某同學(xué)利用激光測(cè)量半圓柱體玻璃磚的折射率，具體步驟如下：

y/mm

①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線A4'和BB',交點(diǎn)為。。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼A4',

并使其圓心位于。點(diǎn)，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線，如圖（a）所示。

②將一細(xì)激光束沿C。方向以某一入射角射入玻璃磚，記錄折射光線與半圓弧的交點(diǎn)

③拿走玻璃磚，標(biāo)記C。光線與半圓弧的交點(diǎn)P。

④分別過加、尸作82'的垂線MM'、PP',M'、P是垂足，并用米尺分別測(cè)量MM'、PP'的長(zhǎng)度x和y。

⑤改變?nèi)肷浣?，重?fù)步驟②③④，得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出V-x圖像，如圖?。┧?。

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（單選，填標(biāo)號(hào)）。

A.入射角越小，誤差越小

B.激光的平行度好，比用插針法測(cè)量更有利于減小誤差

C.選擇圓心。點(diǎn)作為入射點(diǎn)，是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯

（2）根據(jù)y-x圖像，可得玻璃磚的折射率為—（保留三位有效數(shù)字）。

（3）若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑，則折射率的測(cè)量結(jié)果—（填“偏大”“偏小”）

【答案］⑴B

（2）1.57

⑶不變

【詳解】（1）A.入射角適當(dāng)即可，不能太小，入射角太小，導(dǎo)致折射角太小，測(cè)量的誤差會(huì)變大，故A錯(cuò)

誤；

B.激光的平行度好，比用插針法測(cè)量更有利于減小誤差，故B正確；

C.相同的材料在各點(diǎn)的折射效果都一樣，故C錯(cuò)誤。

故選B。

（2）設(shè)半圓柱體玻璃磚的半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系可得入射角的正弦值為

sini=』

R

折射角的正弦值為

.x

sinr=——

R

折射率

sinzy

n=———=—

sinrx

可知y-x圖像斜率大小等于折射率，即

n=—?1.57

28

(3)根據(jù)(2)中數(shù)據(jù)處理方法可知若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑，則折射率的測(cè)

量結(jié)果不變。

3.某小組用“插針法”測(cè)平行玻璃磚的折射率，如圖已確定好入射方向，AO與玻璃磚界面的夾角為a,

插了兩枚大頭針B和尸2,1、2、3、4分別是四條直線。

A5

(1)在歷'側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和刊可能插在____線上(選填：“1”“2”“3”或“4”)；

(2)實(shí)驗(yàn)中畫出入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線，并測(cè)得連線與玻璃磚界面a"的夾角為￡,則玻璃磚的折射率〃

(3)若描出玻璃磚兩邊界線bb'后,不小心將玻璃磚沿0A方向平移了一些再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則折射率的測(cè)量

值將(選填“偏大”“不變”或“偏小”)o

【答案】⑴2

(3)不變

【詳解】(1)由折射定律知，光線通過平行玻璃磚后平行且向一側(cè)發(fā)生側(cè)移，由于光線在上表面折射時(shí),

折射角小于入射角，則出射光線向左側(cè)偏移，即可能在2上。

(2)由題可知，折射率為

n=------------=--------

S嗚一0cos萬

（3）不小心將玻璃磚沿0A方向平移了，通過比較發(fā)現(xiàn)，入射角和折射角沒有變化，則由〃=、吆可知,

sinr

測(cè)得的折射率將不變。

4.如圖甲所示，某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定半徑為R的半圓柱形玻璃磚的折射率〃，實(shí)驗(yàn)步驟如下：（）

a.把玻璃磚放到白紙上，使其直徑與AB邊重合，圓心與。點(diǎn)重合

b.取走玻璃磚，畫出入射光線和出射光線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)與圓心。的連線

c.在水平放置的木板上鋪一張白紙，用圖釘固定

d.計(jì)算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐標(biāo)系，作出sini-sin廠的關(guān)系圖線，如圖乙所示

e.用激光沿平行于0C方向射向直徑面上的。點(diǎn)，用插針法確定出射光線通過直線0C上的廠點(diǎn)

f.改變激光入射點(diǎn)。的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序?yàn)椤?/p>

（2）該半圓柱形玻璃磚的折射率n=o

（3）0、D兩點(diǎn)之間的距離L與半徑R的比值之=_____時(shí)，恰好沒有光線從球面射出。

R

【答案】（l）c、g、a、e、于、b、d

⑵1.5

【詳解】（1）該實(shí)驗(yàn)的合理順序?yàn)閑、f、b、d

（2）根據(jù)折射率的計(jì)算可知

sinr

n=------

sinz

結(jié)合乙圖可得

0.5

（3）發(fā)生全反射的臨界條件為

sinC=—=—

n3

結(jié)合幾何知識(shí)可得

一=sinC=一

5.某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一半圓形玻璃磚的折射率。他們先在平鋪的白紙上畫出半圓形玻璃磚的直徑油和圓

心O,過。點(diǎn)畫法線，并畫出一條入射光線cO,cO與法線的夾角為30。。將半圓形玻璃磚沿著直徑放好，

緊貼6點(diǎn)放置與法線平行的光屏，如圖1所示?，F(xiàn)用一紅色激光筆沿著c。方向射入一束光，在光屏上的P

點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)光斑。用刻度尺測(cè)出玻璃磚的半徑為R,OP=l.5R.

1光屏

（1）玻璃磚的折射率〃=;（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）

（2）若實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)不小心將玻璃磚向左下方平移，但入射光線仍能通過玻璃磚的圓心，如

圖2所示。在光屏上出現(xiàn)一個(gè)光斑，小組同學(xué)將此光斑仍記作P點(diǎn)，并在白紙上連接O、尸兩點(diǎn)作為出射光

線，則此時(shí)測(cè)得的折射率（選填“大于”“等于”或“小于”）真實(shí)值。

4

【答案】⑴]

⑵大于

【詳解】（1）由題意可知，入射角為30。，折射角與NOP6大小相等，且

.0b2

smNW"=----=—

OP3

根據(jù)折射定律可得玻璃磚的折射率

sinZOPZ?_4

（2）作出光線的傳播路徑如圖所示

P點(diǎn)為實(shí)際光屏上出現(xiàn)的光斑點(diǎn)，由折射率和幾何知識(shí)可知，出射光線0尸與

OP平行，連接0P’作為出射光線，則折射角偏大，因此測(cè)得的折射率大于真實(shí)值。

【題型二】實(shí)驗(yàn)二：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)

6.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫、白光光源C、單縫和透紅光的濾光片等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光

具座上組成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。

(1)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：

①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；

②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；

③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；

④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離。

在操作步驟②時(shí)還注意單縫、雙縫應(yīng)_____________o

C,遮光筒A

j

fti.....r.

(2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對(duì)齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如

圖甲所示，記下此時(shí)圖甲手輪上的示數(shù)為mm,然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條

亮條紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖乙手輪上的示數(shù)為mm,求得相鄰亮條紋的間距Ax=mm。

(3)已知雙縫間距［為2.0x10-4m,測(cè)得雙縫到屏的距離I為0.700m,則所測(cè)紅光波長(zhǎng)為nm?

【答案】(1)相互平行

(2)2.32013.8702.310

(3)660

【詳解】(1)單縫、雙縫應(yīng)相互平行，因?yàn)楣馐菣M波，不平行的細(xì)縫會(huì)阻斷橫波，影響光的傳播。

(2)［1］甲的示數(shù)為

2mm+32.0x0.01mm=2.320mm

⑵乙的示數(shù)為

13.5mm+37.0x0.01mm=13.870mm

[3]相鄰亮條紋的間距

人13.870-2.320

Ax=------------------mm=2.310mm

5

(3)由〃=得

a

2=-Ax=20*10x2.310x10-3m=6.60x10-7m=660nm

I0.700

7.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中（實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示）:

白熾燈濾光片單縫遮光筒屏

左

A

⑴關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.觀察到白光的干涉圖樣是：可以看到彩色的干涉條紋，中央為一條白亮的零級(jí)干涉條紋；彩色條紋

的排列，以零級(jí)亮條紋為中心左右對(duì)稱，在第一級(jí)亮條紋中紫色在最外側(cè)

B.看到白光的干涉條紋后，在單縫前面放上紅色或綠色濾光片，即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉

條紋，且紅條紋的間距比綠條紋的間距大

（2）用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為0.25mm,如

圖丁所示；雙縫到毛玻璃間的距離的大小由圖中的毫米刻度尺讀出為748.8mm,如圖丙所示；實(shí)驗(yàn)時(shí)先移

動(dòng)測(cè)量頭（如圖甲所示）上的手輪，把分劃線對(duì)準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋（如圖乙所示），并記下螺旋測(cè)

微器的讀數(shù)川（如圖戊所示），然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，把分劃線向右移動(dòng)，直到對(duì)準(zhǔn)第7條亮條紋并記下螺旋測(cè)微

器的讀數(shù)尤2（如圖己所示），由以上測(cè)量數(shù)據(jù)求得該單色光的波長(zhǎng)為mo

圖甲圖乙

圖戊圖己

【答案】（1）B

(2)8.01xIO-

【詳解】（l）A.觀察到的白光的干涉圖樣是：可以看到彩色的干涉條紋，中央為一條白亮的零級(jí)干涉條紋；

彩色條紋的排列，以零級(jí)亮條紋為中心左右對(duì)稱，在第一級(jí)亮條紋中紅色在最外側(cè)，A錯(cuò)誤；

B.放上紅色或者綠色濾光片以后就變成單色的紅光或者綠光，因此可以看見紅黑或者綠黑的干涉條紋，由

AX=4A,紅光的波長(zhǎng)大，因此條紋間距大，B正確。

a

故選B。

（2）雙縫的間距d=0.25mm,雙縫到毛玻璃間的距離為/=748.8mm,螺旋測(cè)微器的讀數(shù)

xi=0.01x30.0mm=0.300mm

螺旋測(cè)微器讀數(shù)

X2~14.5mm+0.01x20.0mm=14.700mm

則相鄰亮條紋的間距

,x-x.14.700-0.300.

Ax=—2—-=-----------------mm=2.400mm

66

根據(jù)Ax=94得

a

°Md2.400xIO-3x0.25x10-3”

Z=--=---------；---m仁o8.01xlOm

I748.8xIO-3

8.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上，如圖1所示。雙縫間距

為d,毛玻璃光屏與雙縫間的距離為"從目鏡中看到的干涉圖樣如圖2所示，若A、B兩條亮紋中央間距

為x,則所測(cè)光的波長(zhǎng)為—o（用所給物理量的字母表示）使分劃板的中心刻線對(duì)齊A亮條紋的中心，此

時(shí)游標(biāo)卡尺上的示數(shù)情況如圖3所示，其讀數(shù)為—mmo

【詳解】口］根據(jù)題意可知相鄰兩條紋間的間距為Ar=；Y,根據(jù)=I=2得，光的波長(zhǎng)為

7a

Ao=-d-^--x=-d--x

L7L

⑵由圖（3）可知，游標(biāo)卡尺為20分度尺，其精確度為0.05mm,則圖（3）讀數(shù)為

9mm+0.05mmx3=9.15mm

9.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示）：

光源甲乙丙遮光筒

『一一』一才一與U

圖1

（1）裝置圖中的甲、乙、丙分別是一O

A.濾色片、單縫和雙縫B.雙縫、單縫和濾色片

C.單縫、雙縫和濾色片D.雙縫、濾色片和雙縫

（2）測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖2所示，其示數(shù)為—mm。

（3）如果雙縫間距是d,雙縫到屏的距離是L第1條亮紋中心到第6條亮紋中心的間距是尤，則光波波長(zhǎng)的

測(cè)量值為___（用無、d、L表不）。

【答案】（1）A

(2)1.970

(咤

【詳解】（1）裝置圖中的甲、乙、丙分別是濾色片、單縫和雙縫。

故選A?

（2）示數(shù)為

1.5mm+47.0x0.01mm=1.970mm

（3）相鄰兩條亮紋間距為Ax,則6條亮紋間距為

x=（6-l）Ax

解得

根據(jù)

,Lc

Ax——A

d

解得

xd

A=-

5L

10.在用“雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖所示:

（1）雙縫裝置是圖中的（選填"A”或"B”）。

（2）某同學(xué)在觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)條紋比較模糊，可以通過調(diào)節(jié)裝置（填裝置名稱）。

（3）甲、乙兩同學(xué)通過目鏡，分別看到如圖所示的甲、乙兩種情形。由于條紋清晰，他們沒有再進(jìn)一步進(jìn)行

調(diào)節(jié)，而是直接進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)公式算出波長(zhǎng)，測(cè)量得到的波長(zhǎng)準(zhǔn)確的是（選填“甲”或"乙”）。

【答案】⑴B

⑵撥桿

⑶甲

【詳解】（1）口］根據(jù)裝置圖的排列情況知，雙縫裝置是圖中的B。

（2）［1］某同學(xué)在觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)條紋比較模糊，可以通過調(diào)節(jié)撥桿裝置。

（3）［1］干涉條紋要與分劃板中心刻線對(duì)齊，由圖可知測(cè)量得到的波長(zhǎng)準(zhǔn)確的是甲。

11.（1）小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了量

角器外還缺少一種器材，請(qǐng)你寫出所缺器材的名稱：。老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他

在操作過程中的一個(gè)狀態(tài)，透過玻璃磚觀察，調(diào)整視線方向，插上第四枚大頭針P4應(yīng)使其遮擋住______o

（2）為取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，下列操作正確的是o

A.必須選用上下表面平行的玻璃成

B.選擇的入射角應(yīng)盡量小些

C.大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上

D.大頭針P和尸2及心和刊之間的距離適當(dāng)大些

（3）小朱同學(xué)在量入射角和折射角時(shí)，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，用圓規(guī)以。點(diǎn)為圓心，0A

為半徑畫圓，交。。'延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直法線的直線分別交于2點(diǎn)和。點(diǎn)，如圖丙所示,

若他測(cè)得AB=7.5cm,CD=5cm,則可求出玻璃的折射率〃=。

【答案】刻度尺Pi、尸2的像以及尸3CD1.5

【詳解】（1）[1]用插針法測(cè)量玻璃磚的折射率時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中需要確定入射角和折射角，所以需要的器材有：

玻璃磚一塊，大頭針?biāo)拿?，白紙一張，除了量角器外還需要刻度尺；

⑵運(yùn)用兩點(diǎn)一線的原理確定光線方向，觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針應(yīng)使尸4擋住P、尸2的像以及必；

（2）[3]A.測(cè)量玻璃的折射率時(shí)即使折射玻璃上下表面不平行也能測(cè)出折射率，故A錯(cuò)誤；

B.選擇的入射角應(yīng)盡量大一些，以減小測(cè)量誤差，故B錯(cuò)誤；

C.大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上，防止產(chǎn)生誤差，故C正確；

D.大頭針B和P2及P3和刊之間的距離適當(dāng)大些，可減小確定光線時(shí)產(chǎn)生的誤差，故D正確；

（3）[4]玻璃的折射率

AB

sinZAOBA.QAB7.5,,

n------------=￡.丫=----=-----=15

sinACODCDCD5'

OC

12.（1）“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，在白紙上放好玻璃磚，aa'和分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面,

如圖所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀

察，并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時(shí)，應(yīng)使（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.P3只擋住Pl的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時(shí)擋住Pl、P2的像

（2）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的是。

A.入射角應(yīng)盡量小些B.玻璃磚的寬度宜小一些

C.大頭針應(yīng)垂直插在紙面上D.大頭針Pi、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些

（3）某同學(xué)在畫界面時(shí)，不小心將兩界面加二協(xié)，間距畫得比玻璃放寬度大些，如下圖所示，則他測(cè)得的

折射率與真實(shí)值相比（選填“偏大”、“偏小”、“不變”或“無法確定”）。

（4）某研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器。如圖所示，在一個(gè)圓盤上，過其圓心O做兩條互相垂

直的直徑BC、EF。在半徑0A上，垂直盤面插上兩枚大頭針Pi、P?并保持Pi、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓

圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使水平液面與直徑2C相平，作為界面的法線，而后在圖中右

上方區(qū)域觀察Pi、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住Pi、P2的像。通過計(jì)算，預(yù)先在圓周

EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。

①圖中〃、N兩位置對(duì)應(yīng)的折射率大小關(guān)系為wM"N（填寫"大于”、“等于”或者“小于”）

②若/4。尸=30。，則該儀器能夠測(cè)量液體折射率的大小范圍是。

③沿KMNC,折射率刻度的特點(diǎn)是（填寫“刻度均勻“、“越來越密”或者“越來越疏”）

【答案】CCD/DC偏小小于1<?<2越來越疏

【詳解】（1）口］用插針法測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使得P3同時(shí)擋住Pi、P2的像。

故選Co

（2）⑵為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，入射角應(yīng)盡量大些，玻璃磚的寬度也宜大一些，大頭針應(yīng)垂直插在紙面上，且

應(yīng)使大頭針Pl、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些。

故選CD?

(3)[3]作出光路圖，如圖所示

由圖可知，入射角不變，但是折射角變大，根據(jù)折射定律可知，所測(cè)折射率偏小。

(4)[4]根據(jù)折射定律可得

sinZEOM

n=

M~smZ/AsOcC

s〃inN—E-O--N----s-i-n〉ZE--O-M-------

NsinZAOCsinZAOC

所以

nM<nN

⑸設(shè)A點(diǎn)到跖的垂線長(zhǎng)為L(zhǎng)i,圓周EC部分上某點(diǎn)到EF的垂線長(zhǎng)為力，根據(jù)折射定律可得

4

T

-A4

RA

若/4。尸=30。，則

L.=-R

“2

-R<L,<R

22

所以

l<n<2

⑹結(jié)合題意，由折射定律有

sinz

n二----

sinr

沿KMNC,「不變的情況下，i越大，越靠近C,折射率越大；〃與sini成正比，與，.不成正比，結(jié)合正弦函

數(shù)的特點(diǎn)可知，刻度不均勻，靠近C刻度稀疏。

13.如圖所示，某同學(xué)在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放

在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面"/和仍'。。為直線AO與。排的交點(diǎn)。在直線上豎直地插

上片、鳥兩枚大頭針。

（1）該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有

A.插上大頭針鳥，使鳥僅擋住鳥的像

B.插上大頭針鳥，使鳥擋住《的像和鳥的像

C.插上大頭針舄，使舄僅擋住巴

D.插上大頭針舄，使舄擋住鳥和片、鳥的像

（2）過舄、巴作直線交4/于O',過O'作垂直于"/的直線MV',連接OO'。測(cè)量圖中角a和萬的大小。

則玻璃磚的折射率n=o

（3）如圖所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面因'和4/的間距畫得過寬。若其他操作正確，則折射率的測(cè)

量值____準(zhǔn)確值（選填“大于”、“小于”或“等于”）。

a-------------a'

b------------卜

（4）另一位同學(xué)準(zhǔn)確地畫好玻璃磚的界面s'和奶'后，實(shí)驗(yàn)過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖所

示，而實(shí)驗(yàn)的其他操作均正確，則折射率的測(cè)量值____準(zhǔn)確值（選填“大于”、“小于”或“等于”）。

a---------------a’

b-------卜

【答案】BD也幺小于等于

sma

【詳解】（1）口］光沿直線傳播，兩點(diǎn)確定一條直線，讓鳥同時(shí)擋住4、鳥的像，保證入射光線是唯一的且

過4、鳥，同理使己擋住己和A、鳥的像，保證從玻璃板出來的光線是唯一的且過罵、舄，最后使四個(gè)點(diǎn)

在同一條光線的傳播路徑上。AC錯(cuò)誤，BD正確。

（2）［2］玻璃磚的折射率是光由真空（本實(shí)驗(yàn)為空氣）射入玻璃發(fā)生折射時(shí)的入射角正弦與折射角正弦之

比，所以

ns=in-B-

sina

（3）［3］如下圖做出實(shí)際光路圖（實(shí)線），和誤操作后的測(cè)量光路圖（虛線），則在。點(diǎn)光由空氣射向玻璃時(shí),

誤操作后的折射角偏大，根據(jù)第(2)問的分析知，折射率的測(cè)量值小于準(zhǔn)確值

(4)[4]如下圖，實(shí)際光路圖為PMNG,測(cè)量光路圖為PQNG,根據(jù)折射定律知，PM平行于QNG,且M

點(diǎn)到3'的距離等于N點(diǎn)到從/的距離，所以四邊形PMAQ為平行四邊形，則折射率的測(cè)量值等于準(zhǔn)確值。

14.如圖甲所示，在測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形4BC的三棱鏡，

并確定A8和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針4和鳥，再

從鏡的右側(cè)觀察《和乙的像。

(1)下列正確的操作步驟是

A.插上大頭針鳥，使鳥僅擋住尸2的像

B.插上大頭針鳥，使鳥同時(shí)擋住4、尸2的像

C.插上大頭針E，使E僅擋住A

D.插上大頭針乙，使勺同時(shí)擋住《、鳥的像和鳥

(2)正確完成上述操作后，在紙上標(biāo)出大頭針鳥、舄的位置(圖中已標(biāo)出)。為測(cè)量該種玻璃的折射率，兩位

同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線，如圖乙、丙所示。能夠僅通過測(cè)量即、FG的

長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖________選填(“乙”或“丙”，所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式〃=(用

代表線段長(zhǎng)度的字母瓦＞、尸G表示)。

(3)若在描繪三棱鏡輪廓的過程中，放置三棱鏡的位置向右發(fā)生了微小的平移，底邊仍重合，若仍以43

為分界面，則三棱鏡玻璃材料折射率的測(cè)量值________真實(shí)值（選填“大于”“小于”或“等于”）。

【答案】（DBD

⑵丙—

FG

（3）小于

【詳解】（1）由題意可知，在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針片和舄，然后插上

大頭針鳥，使鳥同時(shí)擋住4、鳥的像，再插上大頭針與，使a同時(shí)擋住A、尸2的像和片。

故選BD。

（2）[1]由折射定律和幾何知識(shí)可得

ED

sinZ.EODQJJED

n~sinZFOG~^G~~FG

OG

可知能夠僅通過測(cè)量ED、FG的長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖丙。

⑵則所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式

ED

n=----

FG

（3）若在描繪三棱鏡輪廓的過程中，放置三棱鏡的位置向右發(fā)生了微小的平移，底邊BC仍重合，若仍以

為分界面，如圖丙所示，入射光線與虛線的交點(diǎn)和出射光線與AC虛線的交點(diǎn)連接起來，與真實(shí)的光

線相比，該連線逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致折射角的測(cè)量值偏大，而入射角的測(cè)量值準(zhǔn)確，因此三棱鏡玻璃材料折

射率的測(cè)量值小于真實(shí)值。

15.某實(shí)驗(yàn)小組用插針法測(cè)量一梯形玻璃磚的折射率。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①將玻璃磚平放在鋪有白紙的木板上，在白紙上畫出玻璃磚的四條邊界ABCD；

②在邊界A8邊的外側(cè)白紙上M處插上一根大頭針，如圖a所示。然后再在白紙上離第一根大頭針一定的距

離插第二根大頭針。

③在邊的外側(cè)白紙上插第三根大頭針，通過觀察使它把第一、二根大頭針的像都擋住，再插第四根大頭

針，使它把第一、二根大頭針的像及第三根大頭針都擋住。

④標(biāo)記下四根大頭針的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過第一、二根大頭針位置作一條直線交A8于

P點(diǎn),過第三、四根大頭針位置作一條直線交BC于。點(diǎn)，連接尸。，如圖b所示。

⑤用量角器量出MP、P。與A8邊的夾角大小，分別用4、%表示。

（1）為了提高測(cè)量的精度，插在白紙上的第一、二根大頭針之間的距離及第三、四根大頭針之間的距離

___________（選填序號(hào)）；

A.必須相等B.越小越好C.適當(dāng)大一些

（2）步驟③中眼睛觀察的視界及方向應(yīng)該是（選填序號(hào)）；

A.從上往下垂直玻璃磚平面俯視B.從邊往邊方向看

C.從BC邊往邊方向看D.從邊往邊方向看

（3）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可得該玻璃的折射率n=（用〃、%表示）。

【答案】（DC

⑵c

【詳解】（1）為了提高測(cè)量的精度，插在白紙上的第一、二根大頭針之間的距離及第三、四根大頭針之間

的距離不一定必須相等；越小越容易產(chǎn)生誤差，因此適當(dāng)大一些較好。

故選C。

（2）因?yàn)樵俨宓谒母箢^針時(shí)，使它把第一、二根大頭針的像及第三根大頭針都擋住，因此步驟③中眼睛

觀察的視界及方向應(yīng)該是：從8c邊往A8邊方向看。

故選Co

（3）由題意可知光路圖如圖所示，由折射定律可得該玻璃的折射率

sin（90-4）_cos。］

sin（90-名）cos4

16.實(shí)驗(yàn)小組成員用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)光的波長(zhǎng)，裝置如圖甲所示，其中光源發(fā)出單色光。

（1）為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，A處應(yīng)安裝的光學(xué)儀器為。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，若觀察到較模糊的干涉條紋，可以調(diào)節(jié)撥桿使單縫和雙縫平行，從而使條紋變得清晰。要想

增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，需將毛玻璃屏向（填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）雙縫的方向移動(dòng)。

（3）將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)為

2.320mm；然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第5條亮紋中心對(duì)齊，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所

示，為mm,求得相鄰亮紋的間距Ax。已知雙縫間距4=2.0x10-3,測(cè)得雙縫到屏的距離￡=1.000m,

求得所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為m（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（4）下圖為上述實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。S為單縫，Si、S2為雙縫，屏上O點(diǎn)處為一條亮條紋。若實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏

離光軸，向下微微移動(dòng)，則可以觀察到原來。點(diǎn)處的干涉條紋（“向上移動(dòng)”“向下移動(dòng)”“仍在。

【詳解】（1）[1]需要將燈泡的發(fā)出的光變?yōu)辄c(diǎn)光源，因此為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，A處應(yīng)安裝的光學(xué)儀器為

透鏡；

（2）⑵實(shí)驗(yàn)時(shí)，要想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，需要減小條紋間距，根據(jù)

所以需將毛玻璃屏向靠近雙縫的方向移動(dòng);

（3）[3][4]圖乙讀數(shù)為

15.5mm+0.01x42.0mm=15.920mm

由相鄰兩亮條紋間距公式

d

得

Z°=-d-\x

L

相鄰亮條紋間距

Ar=3.40mm

代入數(shù)值，可得

2=—=6.8xl0-7m

L

（4）[5]若實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏離光軸，向下微微移動(dòng)，光程差為零的亮紋應(yīng)出現(xiàn)在。點(diǎn)上方，所以可以觀察到

原來。點(diǎn)處的干涉條紋向上移動(dòng)

17.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

燈泡透鏡單縫管撥桿

毛玻璃手輪

遮光筒

測(cè)量頭目鏡

標(biāo)尺

（1）下列說法中正確的是（)

A.濾光片應(yīng)置于單縫與雙縫之間

B.撥桿的作用是為了調(diào)節(jié)縫的寬度

C.保持雙縫位置不變，增大單縫與雙縫間距，干涉條紋變密

D.保持雙縫位置不變，增大雙縫與毛玻璃屏間距，干涉條紋變疏

（2）將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器示

數(shù)如圖甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖乙中手輪

上的示數(shù)為mm。

（3）設(shè)圖甲、乙中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)分別為尤/和X2。

①則兩相鄰亮條紋間距Ax=一（用所給物理量的符號(hào)表示）。

②已知雙縫間距為d,測(cè)得雙縫到屏的距離為L(zhǎng)則所測(cè)光的波長(zhǎng)力=—（用所給物理量的符號(hào)表示）。

（4）若將該實(shí)驗(yàn)裝置全部浸入到某種絕緣透明均勻介質(zhì)中做相同的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩相鄰亮條紋中央之間的距

離變?yōu)樵瓉淼囊话?，則該透明介質(zhì)的折射率"=

x—尤］(x-xjd

【答案】D13.867/13.868/13.869/13.870/13.871/13.872222

55L

【詳解】(1)口］A."用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中濾光片應(yīng)放在透鏡和單縫之間，故A錯(cuò)誤;

B.該實(shí)驗(yàn)中拔桿得作用是調(diào)節(jié)兩個(gè)狹縫的間距、亮度和位置，故B錯(cuò)誤；

C.增大單縫與雙縫間距時(shí)干涉條紋的疏密不變，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)條紋間距得表達(dá)式

L,

AAx——X

d

可知增大雙縫與毛玻璃屏間距，條紋間距變大，干涉條紋變疏，故D正確。

故選D。

(2)［2］圖乙中手輪上的示數(shù)為

13.5mm+37.0x0.01mm=13.870mm

(3)［3］第1條亮紋到第6條亮紋之間又5個(gè)相鄰的兩條問，所以相鄰亮條紋間距為

AAx=—%2——一%L

5

［4］根據(jù)

AL.

Ax—一A,

d

得

(x-x^d

.2-------------

(4)［5］根據(jù)雙縫間距的表達(dá)式在空氣中

Ax1=—

1d

在介質(zhì)中

Af=-=—

f時(shí)

所以在介質(zhì)中

.cL￡2

AX=----=——

2nfdnd

由此可得光在空氣中和絕緣透明均勻介質(zhì)中

——-=n=2

AX2

所以

n=2

18.(1)細(xì)絲和單縫有相似的衍射圖樣，在相同條件下，小明用激光束分別垂直照射兩種不同直徑的細(xì)絲

I和細(xì)絲M,在光屏上形成的衍射圖樣如圖甲中a和b所示，已知細(xì)絲I的直徑為Q605mm,現(xiàn)用螺旋測(cè)

微器測(cè)量細(xì)絲II的直徑，如圖乙所示，細(xì)絲II的直徑為mm,圖甲中的(填“a”或"b”)是細(xì)

絲H的衍射圖樣；

乙

濾光片L___________r>

白熾燈泰h中期上“―力；"一屏

~Jk///777T77/////////////////

WA平面鏡

丙

（2）小明在做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，嘗試用單縫和平面鏡做類似實(shí)驗(yàn)。單縫和平面鏡的放置

如圖丙所示，白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長(zhǎng)為入的單色光照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干

涉條紋。

①若S視為其中的一個(gè)縫，那么相當(dāng)于另一個(gè)“縫”；

②小明測(cè)得單縫與鏡面延長(zhǎng)線的距離為從與光屏的距離為D,則條紋間距Ax=；

③實(shí)驗(yàn)表明，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)界面發(fā)生反射，在入射角接近90。時(shí)，反射光與入射光相比，相位

有兀的變化，即半波損失。如果把光屏移動(dòng)到和平面鏡接觸，則接觸點(diǎn)尸處是（選填“亮條紋”或“暗

條紋”）；

④實(shí)驗(yàn)中已知單縫S到平面鏡的垂直距離〃=Q15mm,單縫到光屏的距離。=L2m,觀測(cè)到第3個(gè)亮條紋

中心到第12個(gè)亮條紋中心的間距為22.78mm,則該單色光的波長(zhǎng)幾=m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）;

⑤隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，形成雙縫結(jié)構(gòu)，則在光屏上______（填“能”

或“不能”）觀察到干涉條紋。

【答案】0.997mm/0.998mm/0.999mma

A點(diǎn)—

2h

暗條紋6.33X10-7不能

【詳解】（1）口］根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法可知，細(xì)絲II的直徑為

0.5mm+49.9x0.01mm=0.999mm

⑵單縫衍射，單縫越寬，條紋間距越小，衍射效果越不明顯，所以a時(shí)直徑更大的細(xì)絲衍射的圖樣。

（2）［3］若S視為其中的一個(gè)縫，S發(fā)出的光線經(jīng)過平面鏡反射后的反射光線的反向延長(zhǎng)線與S所在豎直方

向的交點(diǎn)A點(diǎn)可以視為另一個(gè)縫。

⑷由題意可知及幾何知識(shí)可得，干涉條紋間距為

⑸把光屏移動(dòng)到和平面鏡接觸后，光線經(jīng)過反射后存在半波損失，故P點(diǎn)將為暗條紋。

⑹由上述分析可知

Ax=

2h

IWAx

/t=---------

D

由題意可知

1

*?產(chǎn)"1x10、

2?6.33xICT'm

⑺撤去平面鏡，在單縫下方4處放置同樣的另一單縫，雖然形成了雙縫結(jié)構(gòu)，但發(fā)出的光不是相干光了，

所以不能觀察到干涉條紋。

19.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖

所示的光具座上組裝成雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。

遮光筒

支j-t—一―r陽

(1)將白光光源c放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右表示各光學(xué)元件的字母的排列順序

應(yīng)為C、、、、A；