第48讲 实验：测介质的折射率、实验：用双缝干涉测量光的波长（专项训练）（福建专用）（教师版）

第48讲实验：测介质的折射率、实验：用双缝干涉测量光的波长目录01课标达标练TOC\o"1-2"\h\u 2题型01实验原理与操作 2题型02数据处理与误差分析 3题型03创新实验方案 3题型04实验原理与操作 4题型05数据处理与误差分析 4题型06创新实验方案 402核心突破练 903真题溯源练 1101实验原理与操作1．（2024·北京·高考真题）某同学测量玻璃的折射率，作出了如图所示的光路图，测出了入射角i和折射角r，则此玻璃的折射率n=。【答案】【详解】根据折射定律有sini=nsinr解得2．（2023·福建莆田·模拟）某同学用“插针法”测一玻璃砖的折射率。①在木板上平铺一张白纸，并把玻璃砖放在白纸上，在纸上描出玻璃砖的两条边界。然后在玻璃砖的一侧竖直插上两根大头针P1、P2，透过玻璃砖观察，在玻璃砖另一侧竖直插大头针P3时，应使P3，用同样的方法插上大头针P4。②在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作一半径为5.00cm的圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示。测得AC=4.00cm，BD=2.80cm，则玻璃的折射率n=。【答案】挡住P2、P1的像1.43【详解】①[1]．在木板上平铺一张白纸，并把玻璃砖放在白纸上，在纸上描出玻璃砖的两条边界。然后在玻璃砖的一侧竖直插上两根大头针P1、P2，透过玻璃砖观察，在玻璃砖另一侧竖直插大头针P3时，应使P3挡住P2、P1的像，用同样的方法插上大头针P4。②[2]．玻璃的折射率02数据处理与误差分析3．某同学用三角尺、毫米刻度尺和激光笔测矩形玻璃砖的折射率，实验过程如下：①如图甲所示，在水平放置的白纸上画出一条直线，让玻璃砖的上边界与重合；②让激光从玻璃砖下边界某位置射入玻璃砖，记录此时激光在下边界入射位置O和出射光线与的交点P；③保持激光笔不动，移走玻璃砖，记录激光与的交点Q；④过O点作的垂线，垂足为。请回答下面问题：(1)用刻度尺测出长度a，如图乙所示，则cm；(2)再用刻度尺测出长度b、长度c，该玻璃砖的折射率可以表示为（用a、b、c表示）；(3)完成①后，不小心将玻璃砖向下平移了一小段距离，测得的折射率（选填"偏大""偏小"或"不变"）。【答案】(1)(2)(3)偏小【详解】（1）根据毫米刻度尺的读数规则，要估读到分度值的下一位，图中刻度尺的分度值是，所以。（2）设入射角为，折射角为。由几何关系可知根据折射定律可得（3）完成①后，玻璃砖向下平移一小段距离，入射角不变，折射角增大，根据可知测得的折射率偏小。4．（2024·福建厦门·模拟）如图所示，在“测定玻璃砖折射率”的实验中，下列说法正确的是_________。A．用手拿起玻璃砖时，应拿“光学面”B．使用玻璃砖的BC、CD两个侧面，加以合理操作，也可测得折射率C．标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些D．在插针的过程中，大头针P3应挡住P1、P2E．在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据【答案】BCE【详解】A．用手拿起玻璃砖时，不能用手摸“光学面”，A错误；B．使用玻璃砖的BC、CD两个侧面，用同样的方法，确定入射光线和折射光线，同样也能测得折射率，B正确；C．标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些，这样确定入射光线的方向更准确，C正确；D．在插针的过程中，大头针P3应挡住P1、P2的像，D错误；E．在测量数据时，仅用毫米刻度尺，根据三角形的边角关系，也能测出正弦值从而确定折射率，E正确。故选BCE。03创新实验方案5．用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P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S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2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AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，则折射率n=（用l1、l2、l3表示）；（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会（填“变大”，“变小”或“不变”）。【答案】变小【详解】（1）[1]根据题意画出光路图如下图所示

（2）设光线在C点的入射角为θ、折射角为α，根据折射定律有nsinθ=sinα由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则S1S2=CB根据几何关系可知联立解得（3）[3]若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如下

可看出S1S2间的距离变小。04实验原理与操作6．（2024·福建漳州·二模）某小组用如图甲所示的双缝干涉装置来测量红光的波长。所用器材有：光具座、毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝、红光滤光片等光学元件。（1）实验过程如下：①取下遮光筒左侧的元件，打开光源，调节光源高度和角度，使它发出的光束能直接沿着遮光筒的轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，调节单、双缝间距并使之相互平行。要使白光通过器材A后获得单一颜色的红光，则图中器材A的名称是（填“滤光片”或“单缝”）；③用米尺测量双缝到屏的距离L；④将测量头（其读数方法同螺旋测微器）的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该条亮纹定为第1条亮条纹。转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，如图乙所示，此时示数为mm，再求得相邻亮条纹的间距；⑤已知双缝间距d，可求得所测红光的波长。（2）关于本实验，下列说法正确的是。（填正确答案标号）A．减小双缝间距，干涉条纹间距减小

B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间距增大C．去掉器材A后，干涉现象消失

D．若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹【答案】滤光片/13.869/13.871BD/DB【详解】（1）②[1]获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片；④[2]测量头固定刻度读数为，可动刻度读数为，示数为（2）[3]A.由可知，减小双缝间距d，干涉条纹间距将增大，A错误；B.增大双缝到屏的距离L，干涉条纹间距将增大，B正确；C.去掉滤光片后，干涉现象不会消失，会出现彩色的干涉条纹，C错误；D.发生干涉现象时，若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹，是衍射条纹，D正确。故选BD。7．（2022·福建泉州·模拟预测）某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。（1）图中①所示的装置名称为，它在实验中的作用是获得线光源；（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将（填“增大”、“减小”或“不变”）；（3）某次实验中，若测得双缝之间的距离为0.2mm，双缝到光屏之间的距离为700mm，相邻两明纹之间的距离为2.31mm，则这种光的波长为nm（结果保留两位有效数字）。【答案】单缝增大6.6×102【详解】（1）[1]图中从左向右是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏（2）[2]依据条纹间距公式知，若将滤光片由紫色换为红色，波长变长，那么干涉条纹的间距增大（3）[3]由条纹间距公式得05数据处理与误差分析8．在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是()A．单缝和双缝

B．双缝和单缝

C．单缝和单缝

D．双缝和双缝②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是。（用x、d、L表示）【答案】A【详解】①[1]由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故a、b分别单缝和双缝。故选A。②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距为根据可得光的波长是9．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按要求安装在光具座上，如图甲所示。(1)测量过程中，图甲中遮光筒上方①号装置为拨杆，其作用为调节单缝与双缝的角度使其相互(选填“平行”或“垂直”)。(2)图甲中②号装置的名称是（选填“光屏”或“目镜”）。(3)将测量头的分划板中心刻线与图乙中亮条纹A中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与亮条纹B中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示，则相邻亮条纹的间距为mm(结果保留3位有效数字)。(4)若双缝间距，光屏与双缝间的距离为，则所测光的波长为nm。【答案】(1)平行(2)目镜(3)1.65(4)660【详解】（1）①号装置为拨杆，其作用为调节单缝与双缝的角度使其相互平行。（2）②号装置的名称是目镜。（3）相邻亮条纹的间距为（4）根据可知06创新实验方案10．（2025·福建·模拟预测）1834年，爱尔兰物理学家洛埃，利用平面镜成功得到了杨氏干涉的结果。洛埃镜实验的基本装置如图甲所示，为单色光源，为平面镜，光源直接发出的光和经过平面镜反射的光形成一对相干光。光源到光屏的垂直距离和到平面镜的垂直距离可分别由图丙和图丁读出，光的波长为，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。黄光的波长范围为。

(1)图丙的测量工具名称是，游标卡尺的读数为cm。(2)已知光屏上第一条亮条纹到第七条亮条纹之间间距为6.6mm，则该单色光的波长nm（结果保留三位有效数字），该单色光为光（选填“红”，“黄”或“蓝”）。(3)某同学做实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度。若沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹间距将；若，沿OA向任意位置略微平移平面镜，干涉条纹间距不变。(4)若光源在水平面上的投影离平面镜左端距离为，平面镜宽为，则光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度为（用、、和表示）【答案】(1)毫米刻度尺0.025(2)734红光(3)变大0(4)【详解】（1）[1][2]图丙的测量工具名称是毫米刻度尺，游标卡尺的读数为（2）[1][2]根据公式，联立解得其中，解得波长大于黄光波长，为红光。（3）[1][2]画出光路图有

沿OA向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出双缝的间距即S与像的间距减小，则干涉条纹间距变大。若，则沿OA向任意位置略微平移平面镜，双缝间距不变，干涉条纹间距不变。（4）画出光路图

根据几何关系，打到最上面的点到P点距离设为，则打到最下面的点到P点距离设为，则出现干涉条纹区域的竖直长度为1．（2023·福建宁德·一模）某同学做测定玻璃折射率的实验，用大头针按正确操作后，作出图示光路并测出大头针相关角度。在用获得的多组数据和作出的下列图像中，可能正确的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B【详解】根据折射定律故故图像中，可能正确的是B选项图。故选B。2．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。(1)M、N、P三个光学元件依次为______（填标号）；A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，下列说法正确的是______（填标号）；A．中央亮纹最亮最宽B．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度变宽C．将屏向远离双缝的方向移动，可以减少从目镜中观察到的条纹个数(3)某次实验中，目镜中心刻线对齐第n条亮条纹中心和第条亮条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图乙和图丙所示，图乙中游标卡尺的读数为mm。已知双缝间距，双缝到屏的距离，所测单色光的波长为nm（保留三位有效数字）。【答案】(1)A(2)C(3)8.70630【详解】（1）为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此，M、N、P三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝。故选A。（2）A。单色光的干涉条纹等宽等亮，故A错误；B．干涉条纹宽度与单缝与双缝的距离无关，将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变，故B错误；C．由双缝干涉条纹间距公式可知，对于某单色光，波长λ一定，增大双缝到光屏的距离L可增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可以减少从目镜中观察到的条纹个数，故C正确。故选C。（3）[1]图乙中游标卡尺的读数为图丙中游标卡尺的读数为相邻条纹间距[2]根据条纹间距公式代入数据可得3．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。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__________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。则玻璃砖的折射率；(3)如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面和的间距画斜了。若其他操作正确，则折射率的测量值准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】(1)BD(2)(3)小于【详解】（1）该同学接来要完成的必要步骤有：确定大头针的位置的方法是插上大头针，使能挡住、的像，确定大头针的位置的方法是大头针能挡住和、的像，故该同学接下来要完成的必要步骤是BD。故选BD。（2）根据折射定律，可得玻璃砖的折射率为（3）如图为在图中分别做出的实际光路图（图中实线）和以、界面，以大头针留的痕迹做出出射画的实验光路图（图中虚线）比较实地光路图的折射角与实验图的折射角关系，可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小。4测量玻璃的折射率的实验中(1)如图甲所示，某同学用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，再在白纸上确定玻璃砖的界面，然后把玻璃砖平放在白纸上，确定玻璃砖的界面。为直线与的交点。在直线上竖直地插上两枚大头针，该同学接下来完成的必要步骤有_____。A．插上大头针，使挡住的像B．插上大头针，使挡住和的像C．插上大头针，使仅挡住D．插上大头针，使挡住和的像(2)如图乙所示，以点为圆心、为半径画圆，与折射光线的交点为，过点向界面作垂线，交点为与的延长线的交点为。以点为圆心、（设为）为半径画另一圆。则玻璃的折射率（用、表示）。(3)现有折射率为的玻璃砖且上、下表面不平行，玻璃砖截面如图丙所示。若用激光从上表面入射，当入射角从0逐渐增大到时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失，则此玻璃砖上、下表面的夹角。【答案】(1)BD(2)(3)【详解】（1）该同学接下来完成的必要步骤有：插上大头针，使挡住和的像；插上大头针，使挡住和的像。故选BD。（2）由折射定律，玻璃的折射率（3）光路图如上，由折射定律，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失，有几何关系则此玻璃砖上、下表面的夹角1．（2024·浙江·高考真题）如图所示，用“插针