第47讲 光学实验（专项训练）（安徽专用）（学生版）

第47讲光学实验目录01课标达标练TOC\o"1-2"\h\u 2题型01测量玻璃的折射率 2题型02测量玻璃的折射率创新考法 3题型03用双缝干涉实验测量光的波长 4题型04双缝干涉实验创新实验考法 502核心突破练 603真题溯源练 8

01测量玻璃的折射率1.（24-25高三·安徽六安一中·模拟）某同学用激光测半圆形玻璃砖的折射率，实验过程如下：A．将白纸固定在木板上，画出一条直线，将半圆形玻璃砖的直径边与光屏P平行放置在白纸上，光屏与直线重合；B．从另一侧用平行白纸的激光笔从圆弧A点沿半径方向射入玻璃砖，此时在光屏上的处有光点；C．移走玻璃砖，光点移到处，移走光屏（此前已在白纸上记录A、O、、的位置）；D．以O点为圆心，以为半径画圆，交延长线于C点；E．过O点作所在直线相交于B点，过C点作延长线相交于D点。(1)请在图中画出激光束经半圆形玻璃砖折射后完整的光路图。(2)若不使用量角器，要测量该玻璃砖的折射率，需要测量CD的长度和的长度，该玻璃砖的折射率可以表示为。(3)相对误差的计算式为，为了减小折射率测量的相对误差，实验中激光的入射角应适当（填“大”或“小”）一些。2.某同学在测量梯形玻璃的折射率时，发现只有两枚大头针，他按以下步骤测出了玻璃的折射率。①平铺白纸，描出玻璃砖的四条边、、、，如图甲所示。②眼睛在侧透过玻璃砖看棱（边和边所在侧面相交的棱），插第一个大头针A使它挡住棱，再插第二个大头针B使它挡住棱和大头针A。③撤去玻璃砖和大头针，在白纸上画出光线的径迹，测量相应的角度，计算玻璃砖的折射率。(1)请在答题纸上画出光路图，标出入射角和折射角。(2)关于该实验，下列说法正确的是______。A．为减小误差，要用铅笔紧贴着玻璃砖画出界面B．判断棱与针是否在同一光路上时，应该观察大头针的头部C．两枚大头针间距要适当远一些D．选用边和边距离较大的玻璃砖，可减小测量误差(3)若插针前不小心将玻璃砖向左移动了少许，如图乙所示，则折射率的测量结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。、02测量玻璃的折射率创新考法3.（2025·安徽阜阳一中·高考模拟八）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示；③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢绕O点移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上y﹤0的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。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（a）所示，则d=cm；(2)步骤③中，没有激光射至挡板上y﹤0区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了（选填“折射”或“全反射”）；(3)根据以上测量的物理量，若测得PQ线段的长度L=2.00cm，计算可得玻璃砖的折射率为n=。（结果保留3位有效数字）03用双缝干涉实验测量光的波长4.（2025·安徽A10联盟·高考原创卷一）利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。(1)实验中透镜的主要作用是______；（填选项前字母）A．将复色光变成单色光B．获得平行于遮光筒轴线的平行光C．减小照射到遮光筒的单色光的强度(2)若在调节过程中，观察到图乙所示的干涉条纹，则应调节（填“单缝”“测量头”或“光源的高度”）；(3)若测量头分划板的中心刻线分别与暗条纹中心对齐，如图丙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数分别为、（），若双缝之间的距离为，双缝到光屏的距离为，则该单色光波长的表达式为。5.1834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”）。04双缝干涉实验创新实验考法6.（2025·重庆南开·五质检八）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。1.（2025·安徽·一轮复习模拟）某同学利用等腰直角玻璃砖测玻璃的折射率。主要步骤如下：①将白纸平铺在木板上，在白纸上画直线MN，将玻璃砖底边与MN重合，在纸上标记玻璃砖顶点a；②将大头针竖直插在合适的位置，再移动大头针，用视线观察，在挡住和玻璃砖顶点a处竖直插入；③移走玻璃砖和大头针，过作直线交MN于O点，用圆规以O为圆心、以Oa为半径画圆，交于b点，如图。请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率n。(1)在图中画出所需的辅助线，并标注相应的字母。(2)玻璃折射率的计算公式为：。（用相应字母符号表示）(3)请提出一条减少实验误差的方案：。2.（2025·安徽合肥皖智高级中学芙蓉校区·三模）在双缝干涉实验中，当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时（如图甲），刻度板上的示数如图乙所示，其读数为mm。若测得双缝到光屏的距离为L，双缝间的距离为d，A、B两条纹间距为x，则光的波长为。3．（23-24高三下·安徽合肥六中&二校·最后一卷）利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。(1)实验中，选用红色滤光片测量红光波长，当分划板的中心刻线与第3条亮条纹的中心对齐时，手轮上读数为，转动手轮，使分划线向一侧移动，当分划板的中心刻线与第8条亮条纹的中心对齐时，手轮上示数如图2所示，其读数为，由以上数据求得红光的波长为m（结果保留3位有效数字）。(2)用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图3所示的情形。若其他操作无误，想对图中的情形进行调整，则需要的操作是（）A．前后移动透镜 B．左右拨动拨杆 C．其他不动，同步旋转单缝和双缝(3)关于本实验，下列说法正确的是（）A．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间距增大B．减小双缝间距，干涉条纹间距减小C．若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹D．去掉滤光片后，干涉现象消失1．（2024·广东·高考真题）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。(1)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为（结果保留3位有效数字）。(2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为cm。(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到。2．（202