光学实验（解析版）-2025年高考物理二轮复习

专题28光学实验

考点愿型归纳

一、用插针法测介质折射率............................2

二、根据侧移量判断折射率大小........................8

三、杨氏双缝干涉实验的实验.........................14

1

专题一用插针法测介质折射率

1.(2024・安徽・高考真题)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验.

(1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是=(填正确

答案标号)

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'

B.在玻璃砖一侧插上大头针月、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使E把耳

挡住，这样就可以确定入射光线和入射点a。在眼睛这一侧，插上大头针片，使它把月、

巴都挡住，再插上大头针与，使它把月、月、鸟都挡住，这样就可以确定出射光线和出

射点

C.实验时入射角仇应尽量小一些，以减小实验误差

(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，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.此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关.频率大，折射率—

(填“大喊“小”)

(3)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，如图丙、

丁所示。保持相同的入射角必，测得折射角分别为%、«3(a2<a3),则玻璃和该介质的折

射率大小关系为〃蚓(填“>"或此实验初步表明：对于一定频率的光，

2

折射率与介质材料有关。

【答案】（1）B

⑵大

(3)>

【详解】（1）A.在白纸上画出一条直线。作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的

一个长边与。对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动,

将玻璃砖取下，画出直线。'代表玻璃前的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃被上边和

下边分别画出直线。和储，故A错误;

B.在玻璃砖一侧插上大头针《、吕，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使心把耳挡

住，这样就可以确定入射光线和入射点在眼睛这一侧，插上大头针片，使它把4、E都

挡住，再插上大头针心，使它把月、8、月都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点

故B正确;

C.实验时入射角a应尽量大一些，但也不能太大（接近90。），以减小实验误差，故C错误;

故选Bo

（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

sina

n=------

sin6

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

sina,

〃玻璃=晒

该介质的折射率为

sina,

〃介质二

olll

其中

。2V%

所以

%>〃3

2.（2024・浙江・高考真题）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为

3

/和B、顶角大小为6）的折射率。

cd,交于。点;

②将侧面/沿防放置，并确定侧面8的位置歹

③在4上竖直插上大头针P1和P2,从侧面3透过玻璃砖观察P1和P2,插上大头针P3，要

求P3能挡住.（选填“Pl”、“P2”或'P1和P2"）的虚像;

④确定出射光线的位置（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；

⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线U的夹角为a,则玻璃砖折射率

【答案】P1和P2不需要壬

【详解】③[1]要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3,故P3要能挡住P1和

P2的虚像；

④[2]cd与.6垂直，则过Pi和P2的光线与。6垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定

”边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大

头针；

7T

⑤[3]根据几何关系可知入射角为6,折射角为a,如图所示

4

sin兀----a

12cosa

n=----

sin。sin。

3.(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石专的边界

(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达歹面上的。点后反射到N点

射出.用大头针在白纸上标记。点、M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，作加连线的延长线与歹面的

图(a)

③用刻度尺测量尸M和0M的长度4和^2.9的示数如图(b)所示，4为cm。

测得出为3.40cm

5

B_________________.M

-IIII|IIIIIIIII|IIIIIIIII|

0cm12

图（b）

（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）

测量值_真实值

（4）相对误差的计算式为5=囚里黑彳头回x100%。为了减小4、人测量的相对误差，

具头恒.

实验中激光在M点入射时应尽量使入射角。

【答案】2.25于1.51稍小一些

a.

【详解】（2）③[1]刻度尺的最小分度为0.1cm,由图可知，4为2.25cm；

（3）[2][3]玻璃砖折射率的表达式

_sini_MP_OM_d2

sinr"PMdx

OM

带入数据可知

「世U51

2.25

测量值-真实值

（4）[4]相对误差的计算式为5=x100%,为了减小4、“2测量的相对误差,

真实值

实验中4、4要尽量稍大一些，即激光在W点入射时应尽量使入射角稍小一些。

4.（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:

B'

6

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线44'和交点为。。将半圆柱体玻璃砖的平

直边紧贴44',并使其圆心位于。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C。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

③拿走玻璃砖，标记C。光线与半圆弧的交点尸。

④分别过M、尸作的垂线W'、PP',M'、尸，是垂足，并用米尺分别测量必T、PP'

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。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据V-x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

⑵1.57

⑶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R,根据几何关系可得入射角的正弦值为

sini=—

R

折射角的正弦值为

•X

sinr=—

R

折射率

7

y

n=—si——nz=—

sinrx

可知V-X图像斜率大小等于折射率，即

44_

n=—«1.57

28

(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。

专题二根据侧移量判断折射率大小

5.(2023•海南•高考真题)用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏尸平行放置，从另

一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S处有激光点，移走玻璃成，光点移到&处,

回答下列问题：

(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；

(2)已经测出42=〃，OA=h,SiS2=h,则折射率"=(用小12、/3表示)；

(3)若改用宽附更小的玻璃砖做实验，则SS2间的距离会(填“变大”，“变小”

8

（2）设光线在C点的入射角为0、折射角为a,根据折射定律有

nsind=sinot

由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则

SiS2=CB

根据几何关系可知

sin6=

•

sina=i

联立解得

（3）[3]若改用宽成更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如下

6.（2024・重庆•二模）某实验小组要测量一半圆形玻璃砖的折射率。他们先在平铺的白纸上

画出半圆形玻璃砖的直径和圆心O,过。点画法线、并画出一条入射光线c。，c。与法

线的夹角为30。。将半圆形玻璃砖沿着直径放好，紧贴6点放置与法线平行的光屏，如图甲

所示。现用一绿色激光笔沿着c。方向射入一束光.在光屏上的尸点出现一个光斑。用刻度尺

9

测出玻璃砖的半径为我，。尸=1.5火。

(1)玻璃砖的折射率〃==(结果用分数表示)

(2)若改用红色激光笔照射.其他条件不变，则光屏上的光斑会出现在(选填"P点上

方”“P点下方”或“P点”)。

(3)若实验过程中，实验小组的同学不小心将玻璃砖向左下方平移，但入射光线仍能通过玻

璃砖的圆心，如图乙所示。在光屏上出现一个光斑，小组同学将此光斑仍记作P点，并在白

纸上连接。、P两点作为出射光线，则此时测得的折射率(选填“大于”“等于”或“小

于“)真实值。

4

【答案】(1与

(2)P点上方

(3)大于

【详解】(1)由题意可知，入射角为30。，折射角与NOP6大小相等，且

sinZOPb=—

OP3

根据折射定律可得玻璃砖的折射率为

sinZOPb4

n=---------------------二—

sin3003

(2)若改用红色激光笔照射，玻璃对红光的折射率小，光屏上的光斑会出现在尸点上方；

(3)作出光线的传播路径如图所示。P点为实际光屏上出现的光斑点，由折射率和几何知

识可知，出射光线与平行，连接OP作为出射光线，则折射角偏大，因此测得的折

射率大于真实值。

10

光屏r"

加

7.(2024•山东潍坊・二模)某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率“，可

用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部

分步骤如下：

8910cm

llllllllllllllllllllll

iiiT|Tmin

01020

乙

①用游标卡尺测量玻璃砖的直径出

②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心O,过。点画出法线；将玻璃

砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径N8与竖直放置的光屏垂直并接触于4点;

③用激光笔从玻璃枝一侧照射半圆形玻璃砖的圆心。，如图甲所示，在光屏儿W上可以观察

到两个光斑C、D-,从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑。恰好消失，用铅笔在白纸

上标记此时光斑£的位置，移走玻璃砖和光屏。

根据以上步骤，回答下列问题:

(1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图乙所示，则"=cm；

(2)为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率n,还需测量的一个物理量及表示它的字母

为一

(3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式〃=

【答案】(1)7.775

(2)。后的长度£

2L

⑶彳

【详解】(1)由图乙可知，游标卡尺为20分度的游标卡尺，精度为0.05mm,故

d=7.7cm+15x0.05mm=7.775cm

11

（2）由题可知，光斑在E处时，光斑。恰好消失，即光线此时发生全反射，故为测量折射

率，还需测量的长度工。

（3）当光线恰好发生全反射时，有

112L

n=--=--=—

sin0%d

OE

8.（2024・云南•二模）用绿色激光测玻璃砖的折射率。已知玻璃砖的边界ad和曲平行，距

离为鼠操作步骤如下：

①如图所示，将待测玻璃砖放在水平桌面上，刻度尺尸平行"，到ad的距离也为加

②用激光笔平行桌面垂直照射玻璃砖边界6c上某点，记为。，在刻度尺上有一激光点，记

为风；

③再平行桌面以一定角度从边界6c照射。点，此时激光点出现在刻度尺上另一位置，记为

耳；

④移走玻璃砖，激光点移到第三个位置，记为$2。

回答下列问题：

（1）请在图中画出激光经玻璃砖折射到，H的光路图0

⑵某次实验测出与耳=3/,岳$2=/则玻璃砖的折射率"=（用/和〃表示）。

（3）若改用红色激光重复以上操作，贝峪、邑之间的距离会（填“变大”“变小”或“不变”）。

12

⑶变小

【详解】（1）光路图如图所示

sinz

n=------

sin/

根据几何关系

4/21

sinz=

M+4川J⑵『+万

siny=

联立可得

（3）若改用红光照射，红光在同种介质中的折射率小于绿光，相同入射角时玻璃砖中的折

射角变大，H左移，H、$2之间的距离变小。

13

专题三杨氏双缝干涉实验的实验

9.（2025・湖南长沙•二模）小星学习了光的干涉后，用激光笔和双缝组件（如图甲所示）做

双缝干涉实验，并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备：先将激光笔打开，让激光垂

直照到墙壁上，在墙壁上形成一个小光斑。然后将双缝组件固定在激光笔前方，让激光垂直

通过双缝后在远处墙壁上形成干涉图样，如图乙所示。

干涉图样­

0.300.45

双缝组件-

激光笔-

双缝组件放大图

甲乙

14.0mm21.6mm

丙丁

（1）小星做实验时，双缝组件到墙壁距离为2.4m,两次所用双缝间距分别为0.30mm和

0.45mm,用刻度尺测量干涉图样的数据分别如图丙和图丁所示，则图丙是采用间距为一

mm的双缝测得的结果。根据图丁的测量结果，计算得出激光笔所发出的激光波长为

nm（结果保留三位有效数字）。

（2）若实验过程中保持激光笔与双缝组件的位置不变，用光屏在离墙壁L2m处承接干涉图样,

光屏上的图样与原来的干涉图样相比，会出现的现象是（）

A.条纹间距变大

B.条纹间距不变

C.条纹间距变小

D.条纹消失

【答案】⑴0.45675

⑵C

14

【详解】（1）[1]由双缝干涉条纹间距公式心=。2可知，本实验中条纹间距较小的图丙对

a

应的应为双缝间距较大的双缝，即图丙所对应的双缝的间距为0.45mm。

[2]由双缝干涉条纹间距公式—

a

可知

…21.6

j*0.30x------

Z=-----=------------mm=675nm

L2400

（2）由双缝干涉条纹间距公式心=。2可知，当双缝与屏的间距减小时，条纹间距也减小。