选修3-4《光》重点难点突破

选修3-4《光》重点难点突破

第十二章光

第1课时光的折射、全反射

重点难点突破

一、对折射率的理解

折射率的定义指明了光是从空气（真空）入射至介质中，n=sin1c,是

sin2v

空气（真空）中的角度，02是介质中的角度.计算折射率时，应先根据题意间好光路图，

找对两个角度.无论光是从空气（真空）入射至介质中，还是从介质入射至空气（真空）中，

。1均为空气（真空）中的角度.01>02,c>v,所以n>L

二、与全反射有关的定性分析和定量计算

全反射产生的条件是光从光密介质入射到光疏介质，且入射角大于或等于临界角.涉及

的问题如：全反射是否发生、什么范围的入射光才能从介质中射出、折射光覆盖的范围分

析、临界角的计算等，都需正确作出光路图，熟练应用几何知识进行分析和计算.

三、不同颜色的光的频率

不同颜色的光，其频率不同，因此在同一介质中光速及波长不同，同一介质对不同色光

的折射率不同，红光的频率最低，紫光的频率最高.同一介质中，频率高的色光折射率

大，因为C=sin,n大则C小，当入射角从0。逐渐增大时，频率高的色光先发生全反

射，利用

v=,X=v/v,可分析比较不同色光在同一介质中的光速、波长

的大小.

四、折射率测定的几种方法

1.成像法

（1）原理：利用水面的反射成像和水的折射成像.

（2）方法：紧挨烧杯口竖直插入一直尺，在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水

中的部分和露出水面部分的像.若从点P看到直尺在水下最低点的刻度B的像B，（折射成

像）恰好与直尺在水面上的刻度A的像二（反射成像）重合，读出AC、BC的长，量出烧杯

内径d,如图所示，即可求出水的折射率为n=（BC2d2）/（AC2d2）.cnln

2.视深法

(1)原理：利用视深公式,h'=h/n.

1/16

(2)方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针，如图所示.调节针的

位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合，测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深

h',再测出水的实际深度h,则水的折射率为n=

3.全反射法

(1)原理：全反射现象.

(2)方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一•发光电珠，如图所示，在水面上观察，看到

一圆形的发光面，量出发光面的直径D与水深h,则水的折射率为n=D24h2.Dh.h

注意：对液体、透明固体均可用全反射法测其折射率.

4.插针法(在第4课时重点讲明

)

典例精析

1.与折射率有关的计算

【例1】一个圆柱形筒，直径12cm,高16cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的

深度为9cm,当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点.求：

(1)此液体的折射率；

(2)光在此液体中的传播速度.

【解析】题中的“恰能看到”表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进

入人眼的边界光线.由此可作出符合题意的光路图，认为“由人眼发出的光线”折射后恰

好到达筒侧最低点.

根据题中的条件作出光路图如图所示：

(1)由图可知:sin02=d

d1122,sin0l=d

dh22

sinld2H221624折射率：n=2222sin23dh9

c3.0108(2)传播速度：v=m/s=2.25X108m/s4n

3

绿豆

【思维提升】本题中知道人眼看到的边界光线，知道人眼顺着折射光线反向延长线看

去，而认为筒深为9cm,是正确作出光路图的依据.总之，审清题意画出光路图，必要时

还可应用光路的可逆原理画出光路图，这是分析折射问题的关键.

【拓展1】空中有一只小鸟，距水面3m,其正下方距水面4m深处的水中有一条鱼.已

知水的折射率为，则鸟看水中的鱼离它6m,鱼看天上的鸟离它m.

【解析】首先作出鸟看鱼的光路图，如图所示.由于是在竖直方向上看，所以入射角很

小,即图中的和02均很小，故有tan0l=sin01,tan

92=sin02.由图可得：

hltan02=hrtan61,

h'=hltan02/tan0l=hlsin02/sin0l=hl34m=3mn443

则鸟看水中的鱼离它：Hl=(3+3)m=6m

同理可得鱼看鸟时：h"=nh2=m=4m

贝I」112=(4+4)m=8m

2.与全反射相关的判断、分析及计算

【例2】如图所示，•束平行光从真空垂直射向一块半圆形玻璃砖的底面，下列说法正

确的是()

A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖

B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖

C.通过圆心的光线将沿直线穿过，不发生偏折

D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面处发生全反射

【解析】垂直射向界面的光线不发生偏折，因而光束沿直线

平行射到半圆面上，其中通过圆心的光线将沿直线穿过，不发生

偏折；由中心向两侧，光从半圆面进入真空时的入射角逐渐增大

并趋于90°,当入射角或大于临界角时，会发生全反射.

【答案】BCD

【思维提升】半圆形的玻璃砖，法线为圆心与该入射点连线，通过作图，可看出半圆面

处的入射角由中心向两侧逐渐增大.

【拓展2】有一折射率为n的长方体玻璃砖ABCD.其周围是空气，

如图所示，当入射光线从它的AB面以入射角a射入时，

3/16

Illlllllllllllllll...........

................................................................IllllllllllllllllHillI川uuun

....................................................................IlllllllllllllllllllllllIIUUU”

(1)要使光线在BC面发生全反射，证明入射角应满足的条件是sina〈n21.(BC面

足够长)

(2)如果对于任意入射角(a¥0。且a<90°)的光线都能发生全反射，则玻璃砖的折射

率应取何值？

【解析】(D要使光线在BC面发生全反射，(如图所示)，首先应

满足

sinB21

n①

式中B为光线射到BC面时的入射角，由折射定律有

sin=nsin(90-)②

将①②两式联立解得sinaWn21

(2)如果对于任意入射角的光线都能发生全反射，即0。<a<90°都能发生全反射，则只

有当n2才能满足上述条件，故n>2

3.不同色光在同一介质中的波长、波速、折射率的对比

【例3】△()*为玻璃等腰三棱镜的横截面.a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底

面MN,在棱镜侧面0M、0N上反射和折射的情况

如图所示.由此可知()

A.棱镜内a光的传播速度比b光的小

B.棱镜内a光的传播速度比b光的大

C.a光的频率比b光的高

D.a光的波长比b光的长

【解析】由光路图可以看出，a光入射到界面0M与b光入射到界面0N的入射角相等，a

光没有发生全反射，但b光已经发生全反射，说明此时的入射角小于a光的临界角，却等

于或大于b光的临界角，可见对于同一种介质，b光的临界角较小，由sinC=可知玻璃对

b光的折射率nb较大，说明b光的频率较高，C错；根据丫=知棱镜内b光的传播速度较

小，B对、A错；根据v=Af可知b光的波长较短，D对.

【答案】BD

【思维提升】折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量，是联系各物理量的桥

梁，对跟折射率n有关的所有关系式应熟练掌握.

4/16

a.

DC

Incn

【拓展3】一束白光从顶角为0的三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜

后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上

的彩色光带先后全部消失，贝hB)

A.红光最先消失，紫光最后消失

B.紫光最先消失，红光最后消失

C.紫光最先消失，黄光最后消失

D.红光最先消失，黄光最后消失

【解析】作出白光的折射光路图，如图所示，可看出，白光从AB射入玻璃后，由于紫

光偏折大，从而到达另一侧面AC时的入射角较大，且因紫光折射率最大，根据sinC=可

知其全反射的临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生

全反射不从AC射出，以后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC面

射出，所以只有选项B正确

易错门诊

【例4】一束白光从玻璃里射入稀薄空气中，已知玻璃的折射率为1.53,求入射角为下

列两种情况时，光线的折射角各为多少？

(1)入射角为50°；

(2)入射角为30°.

【错解】由折射定律n=sini可知：sinIn

(1)当入射角i=50°时，sinY=

所以Y=30°

(2)当i=30°时，sinY=

所以Y=19°sinisin50nl.53sinisin30nl.53

【错因】此解法中没有先分析判断光线是从光疏介质进入光密介质，还是从光密介质进

入光疏介质，会不会发生全反射，而是死套公式，引起错误.

【正解】光线由玻璃射入空气中，是由光密媒质射入光疏介质，其临界角为C,则有：

sinC=

所以C=40°50'

由已知条件知，当i=50°时，i>C,所以光线将发生全反射，不能进入空气中.当i=

30°时,i<C,光进入空气中发生折射现象.

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Ini=0.65361.53由折射定律1

nsini有：sin

sinY=n,sini=l.53Xsin30°=0.765

所以Y=49°54'

【思维提升】解光的折射现象的题目时，首先应作出判断：光线是从光疏介质进入光密

介质，还是从光密介质进入光疏介质.如是前者则i>Y,如是后者则其次，如果

是从光密介质进入光疏介质中，还有可能发生全反射现象，应再判断入射角是否大于临界

角，明确有无折射现象.

第2课时光的干涉、衍射激光

重点难点突破

一、正确识别生活中的干涉、衍射、折射、反射等光现象，掌握干涉、衍射条纹的特点

因白光是复色光，白光在干涉，衍射与折射时均可观察到彩色光带，生活中常见的干涉

现象为薄膜干涉，如水面的油膜、照相机镜头前的增透膜、肥皂膜，相干光源是同一束光

在薄膜前后两个表面的反射光.因可见光的波长很短，只有几百纳米，要观察到明显的衍

射现象，障碍物或孔的尺寸必须很小.所以将眼眯成一条缝或透过纱巾观察到的彩色光带

是白光经过缝隙产生的衍射现象.白光通过三棱镜形成的彩色光带是光的折射现象即色

散，雨后天空中的彩虹产生也是光的色散现象.

二、光的干涉条件的理解

光的干涉条件是有两个频率相同、振动

情况总是相同（或相差恒定）的波源，即相干

波源由于不同光源发出的光的频率一般不

同，即使是同一光源，它的不同部位发出的

光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，

在一般情况下，很难找到两列相干光源.通

常采用人造激光或将一束光一分为二，如图分别是利用双缝、楔形薄膜、空气膜、平面

镜形成相干光源.

三、双缝干涉中条纹间距和位置的分析及有关计算

1.影响条纹间距的因素，Ax=

离，X为光的波长.

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muiiiiiiiiiiiiiiiiiiIIIIIIIIIIIIIIIIIIiiiiiiiiiii

LX,L为双缝刻屏的距离，d为两狭缝间的距d2.中央位置是亮纹还是暗纹的条件：双

缝到光屏中央距离相等，光程差为零.若两光源振动完全一致，中央一定是亮纹，若两光

源振动恰好相反，则中央为暗纹.分析时要结合两狭缝的具体位置及两光源的振动情况两

个因素进行判断.

3.单色光颜色、频率、波长的关系.光的颜色由光的频率决定，在可见光中，红光频率

最低，紫光频率最高，真空中各色光光速相同，由c=A•u知，真空中红光波长最大，

紫光波长最小.

四、薄膜干涉条纹间距与弯曲方法的判断方法

1.条纹出现在薄膜前表面的等厚线上，明纹产生的条件是厚度等于光波半波长的整数倍.

2.等倾干涉条纹是均匀的，相邻明纹间的高度差是一

个常数，是由厚度决定.

如图若薄片变厚，6增大，第一条明纹位置向左移动

且相邻明纹的间距变密.

3.若被检查平面平整则干涉图样是等间距明暗相同的平行直条纹.若某处凹下，则对应

明(暗)条纹提前出现，如图(a)所示；若某处凸起，则对应明(暗)条纹延后出现，如图(b)

所示.

典例精析

1.各种光现象的识别

【例11分析以下现象产生的原因：

(1)通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光;

(2)菜汤上的油花呈现彩色；

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楔形薄膜

单色光

e被检查

标准样板

图a

楔形薄膜

(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒；

(4)光线照在花布上，可以看见花布上的图样.

【解析】(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射，产生色散，在适当的角度，各色光分离

较大，可看到彩色光.

(2)光经过菜汤上油膜的上、下两表面发生反射，两列反射光波相互叠加，产生干涉条

纹，因此菜汤上的油花呈现彩色.

(3)远处发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此远处的灯周围辐射彩色的光芒.

(4)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色

的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样我们在

该位置只看到红色.同理可以看到各种花纹反射的颜色.这样可以看到花布的图样.

【思维提升】题目中的四种现象都使观察者看到彩色光，但它们产生彩色光的原因不尽

相同，解答这类说理题要求我们善于透过现象抓住事物的本质.

【拓展1】如图所示为单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是

(A)

【解析】单色光源经狭缝产生衍射，衍射图样是间距不等明暗相间，中央宽而亮，两边

宽度和亮度逐渐降低的条纹，且两边明条纹的亮度迅速降低，只有A符合这些特点.故本

题答案为A.

2.对相干光源的理解及干涉规律的实际应用

[例2]1801年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃利用单

面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）.

（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源.M为一平面镜.试用平面镜成像作图

法在图上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.

（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为X,

在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离Ax的表达式.

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IIIIWIIIIIWWIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIWIIIIIIIIIIIIIIIHlIllllllllllllllllinillllllllllllllllMIIIMUIIIIIIIIIII

【解析】（D根据平面镜成像特点（对称性），先作出S在镜中的像，画出边沿光线，范

围如图所示.

（2）要求记住杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间

的关系Ax=LLX,因为d=2a,所以Xx=\d2a

【思维提升】对于双缝干涉原理的理解是很重要的，关键是杨氏的“一分为二”的实验

设计思想.光源S在平面镜中所成的像与S本身构成了相干光源.要获得稳定的干涉，就是

要找到相干光源.如还可以利用两块成很小角度的平面镜的反射光进行干涉实验等.

【拓展2】在杨氏双缝干涉实验中，如果（BD）

A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹

B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹

C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹

D.用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹

【解析】白光是由不同频率单色光组成的复色光，各种色光都能形成明暗相间的条纹，

各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹，由于两侧条纹间距与各色光

波长成正比，即红光的亮条纹间宽度最大，紫光亮条纹间宽度最小，除中央条纹以外的其

他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹，所以A借，B正确；当两缝用不同光

照射时，两光频率不同，不是相干光，不能呈现彩色条纹，C错；遮住一缝，则为衍射实

验，屏上将呈现间距不等的条纹，D正确.

3.双缝干涉中明暗条纹出现的条件及定量计算

【例3】如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为

600nm的橙色光源照射单缝S,在光屏中央P处观察到亮

条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心（即P1

到SI、S2的路程差为一个波长），现换用波长为400nm的

紫光源照射单缝，则（）

A.P和P1仍为亮点

B.P为亮点，P1为暗点D.P、P1均为暗点C.P为暗点，P1为亮点

【解析】从单缝S射出的光波被SI、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P

点到SI、S2距离相等，即由SI、S2分别射出的光到P点的路程差为零，

9/16

Illllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

因此是亮纹中心.因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮

纹中心.

而P1点到Sl、S2路程相差刚好是橙光的一个波长，BPIP1S1-P1S2=600nm

=入橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮纹.

当换用波长为400nm的紫光时，|P1S1—P1S2|=600nm=3紫

2,则两列光波

到达P1点时振动情况完全相反，即由SI、S2射出的光波到达P1点就相互消弱，

因此，出现暗条纹.综上所述，选项B正确.

【答案】B

【思维提升】判断屏上某点为亮纹还是暗纹，要看该点到两个光源（双缝）的

路程差与波长的比值，要记住路程差等于波长整数倍处为亮条纹，等于半波长的

奇数倍处为暗条纹.还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同.

本题若频率相同的两相干光源，振动情况完全相反，那么P点仍然是中央亮

条纹吗？（答案：不是，为暗条纹.）

【拓展3】双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双

缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏

上形成干涉条纹.屏上0点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距。点最近的第一

条亮纹.如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论

屏上0点及其上方的干涉条纹的情况是：①0点是

红光的亮条纹；②红光的第一条亮条纹在P点的上

方；③。点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方.已知红光波

长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，据此判断（A）

A.只有①②正确

C.只有②③正确B.只有①④正确D.只有③④正确

【解析】由于0点到双缝的光程差为零，所以为各种单色光的亮条纹，P点

是绿光的第一亮条纹，因为入红〉入绿，Ax=

间距.

4.薄膜干涉规律的认识与应用

【例4】劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示.将

一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸

片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直

入射后，从上往下看到干涉条纹如图所示.干涉条纹有如下特

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LX,所以红光条纹间距大于绿光条纹d点：

(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；

(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.

现若在图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察

到的干涉条纹()

A.变疏B.变密C.不变D.消失

【解析】撤去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势减缓，相同水平距离匕劈势厚度变化

减小，以致干涉时波程差变化减小，条纹变宽，数量变少（变疏）.

【答案】A

【思维提升】本题考查了对薄膜干涉的正确理解，特别是同一条纹对应的空气膜厚度相

同这一知识的灵活运用，考查了学生的应用能力.

【拓展4】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长

时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力.有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大

大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=l.5,所要消除的紫

外线的频率为&1X1014Hz,那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？

【解析】“增反膜”与“增透膜”的区别是：“增透膜”是增强透射光的强度，“增反

膜”却是减弱透射光的强度，故“增反膜”的前后表面的两反射光的光程差为波长的整数

倍，即光程差最小为光在膜中的一个波长人介，由题中信息可知：

紫外线在膜中波长X介=

所以d=Onc—2.5X10—7mn介=1.25X10—7

醉柒

m2

易错门诊

【例5】如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均

匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的

同心内疏外密的圆环状干

涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（）

A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻

璃上表面反射光叠加形成的

B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的

C.干涉条纹不等距是因为空气膜厚度不是均匀变化

D.干涉条纹不等距是因为空气膜厚度是均匀变化

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【错解】凸透镜和平板玻璃组成薄膜，凸透镜的上表面的反射光和平板玻璃的上表面的

反射光形成薄膜干涉条纹，故B正确，A错；根据薄膜干涉的应用检测工件的平整程度可

知，凸透镜上表面是圆弧，表面不是均匀变化，故干涉条纹不是均匀变化，故C正确，D

错.

【错因】上述错误的原因是没有弄清凸透镜和平板玻璃组成的哪部分是薄膜，把凸透镜

看成薄膜而错选B,而实际上是凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，反射光是薄膜的

两个表面的反射光干涉形成干涉条纹.

【正解】由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸

透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成

的薄膜厚度不是均匀变化，形成不等间距的干涉条纹，故C正确.

【答案】AC

【思维提升】本题中不易理解哪部分是薄膜，本题的关键是弄清楚薄膜，相干光是薄膜

上下两个表面的反射光.

第4课时实验：1.用双缝干涉测量光的波长

2.测定玻璃的折射率

□

重点难点突破

一、测定玻璃的折射率

1.插针法：测量玻璃的折射率时的两种计算折射率的方法.

此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，

找出入射角和折射角的正弦值，再代入n=sin中求玻璃sin

的折射率.除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：

(1)在找到入射光线和折射光线以后，以入射点0为圆

心，以任意长为半径画圆，分别与A0交于C点，与00'(或00'的延长线)交于D点，

过C、D两点分别向NN'作垂线，交NN'于C'、D',用直尺量出CC'和DD'的长.如图

所示，由于sina=

=sinCCDD,sinB=,而C0=D0,所以折射率n=sinC0D0CC.重复以上

实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值，即为玻璃砖折DD

射率的测量值.

12/16

(2)根据n=sin1有sinB=sina.sinn

在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦

值基础上，以sina值为横坐标、sinB值为纵坐标，建立直

角坐标系.如图所示，描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线，求解图线的斜

率，设斜率为k,则k=,故玻璃砖折射率n=.

2.除了插针法测玻璃砖的折射率，还可以利用光的反射与折射相结合等方法来判定玻璃

砖的折射率，基本原理和处理方法是一致的，即正确作出光路图，找到入射角01与折射

角。2,则n=sin1.sin21nlk

二、对用双缝干涉测量光波的波长的原理的理解

X=d«Ax,将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a.L

aa,而不是，n条亮纹间隔数为(n—

1).nn1注意：△x=

典例精析

1.用双缝干涉装置测可见光波长的基木操作步骤及数据处理

【例1】现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和滤光片E等光学元件，要把它

们放在如图所示光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.

(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学

元件的字母排列顺序应为：.

(2)本实验的步骤有：

①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线匕

③用米尺测量双缝到屏的距离；

④用测量头测量数条亮条纹间的距离.

13/16

Asinf

在操作步骤②时还应注意和.

(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将

该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示.

然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹

中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为mm,求得相邻亮纹的间距Ax

为mm.

(4)己知双缝间距d=2.0X10-4m,测得双缝到屏的距离1为0.700m,由计算式X

=,求得所测红光波长为nm.

【解析】(1)滤光片E是从白光选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏

是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏，所以排列顺序为：C、E、D、B、A.

(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单

缝、双缝间距大约为5~10cm.

(3)测量头的读数：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度.

题图甲读数为2.320mm,题图乙读数为13.870mm,所以相邻条纹间距：

△x=13.8702.320mm=2.310mm5

(4)由条纹间距公式Ax=

X=6.6X10-7m=660nmIdxX得:A=,代入数值得Id

【答案】(1)C、E、D、B、A(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、

双缝间距离大约5〜10cm(3)13.870；2.310(4)

【思维提升】理解实验的原理能更容易解此题.

【拓展1】用氢敏激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=0.1

mm,双缝到屏的距离L=6.0m,测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8cm,

则氢窟激光器发出的红光的波长X是多少？假如把整个装置放入折射率是的水

中，这时屏上的条纹间距是多少？

【解析】由Ax=L・入，可以得出红光的波长d43dx；6601

0.11033.8102dX=•Ax=m^6.3X10-7m6.0L

激光器发出的红光的波长是6.3X10—7m.

如果将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为入'

甲

，由光的14/16

特点可知：光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速会发生改变，但频率不变.由

此可知C=,而=口CVV

6.31073由入'==m和4.7X10—7m4n

这时屏上条纹的间距是

6.04.7107LAx'=•入'=m^2.8X10-2m30.110d

2.插针法测玻璃砖的折射率

［例2］某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误.但他

处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa'

与bb'不平行，如图所示，贝M)

A.P1P2与P3P4两条直线平行

B.P1P2与P3P4两条