测量玻璃的折射率和用双缝干涉实验测量光的波长（原卷版）

2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升

专题80测量玻璃的折射率和用双缝干涉实验测量光的波长

特训目标特训内容

目标1测量玻璃的折射率(1T-5T)

目标2用双缝干涉实验测量光的波长(6T—10T)

【特训典例】

一、测量玻璃的折射率

1.某同学利用防水激光笔、长方体透明水槽、圆规和刻度尺等测定水的折射率，实验过程如下:

(1)将水槽平放在水平桌面上，防水激光笔固定在水槽中的s处。

(2)①如图甲所示，用激光笔靠近水槽前侧面发出一细束激光，在激光传播光路上选取两个点。和A,并

用记号笔在水槽前侧面上记下0、A两点的位置。

②保持激光笔位置和发射激光束的方向不变，在水槽中慢慢注入清水，使水面恰好到达。点处，在水面上

方的激光传播光路上选取8点，月记号笔在前侧面上记录B点的位置。

③如图乙所示，用直尺在水槽前侧面上过。点作竖直线OO',分别连接04和08得到加水前后激光的出射

光线。

④以。点为圆心，用圆规在水槽前侧面上作辅助圆，分别交。4和08于。点和。点，再分别过C点和。点

作竖直线0。的垂线，垂足分别为E点和尸点。

⑤分别用刻度尺测量线段CE的长度4和。尸的长度出，其中4=3.20cm,4的读数如图丙所示，

则4=cm。

EC

)789cm

丙

（3）利用所测的物理量，水的折射率可表示为〃=,由测得的数据计算水的折射率〃=（结果

保留三位有效数字）。

（4）为了减小实验测量误差，下列实验操作正确的是（填正确答案标号

A.选取八点和8点时应该尽量靠近。点

B.应该尽量使激光束处于竖直面内

C.激光在水面处的入射角越大越好

D.辅助圆的半径应该尽量大些

2.该同学转身一看，旁边有玻璃砖，于是他开始做“测定玻璃的折射率〃的实验。

bb'

乙

①为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是.

A.选择的入射角应尽量小些

B.大头针应垂直地插在纸面上

C.大头针4和鸟及鸟和舄之间的距离尽量小些

D.在观察时，大头针巴只需要篇6挡住即可

②该同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以。点为圆心，为半径

画圆，交OO'延长线于C点，过A点和。点作垂直法线的直线分别交于8点和。点，如图甲所示，他测得

AB=6cm,CD=4cm,则可求用玻璃的折射率〃=。

③他在画界面时，不小心将两界面如‘、"'间距画得比玻璃砖的宽度稍大些，如图乙所示，则他测得的折

射率（选填"偏大""偏小’'或"不变

3.某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率"实验中，画出光线的径迹，如图甲所示。

（1）在实验前如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度____。（填"大”

或“小"）的玻璃砖来测量。

（2）该实验小组某同学在甲图的基础匕以入射点O为圆心作圆，与入射光线《。、折射光线00'的延长

线分别交于人、B点,再过人、B点作法线MV'的垂线，垂足分别为C、。点，如图乙所示，则玻璃的折射

率〃=（用图中线段的字母表示）；

（3）若该组某同学在画界面时，不小心将两界面a"和"，间距画得比玻璃砖宽度大些，如图丙所示，则他

测得的折射率将（选填"偏大"、"偏小’'或"不变"）；

（4）另一个实验小组使用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率。如图所示，在平铺的白纸上垂直纸面插大头针

4、鸟确定入射光线，并让入射光线过圆心。，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针4，

使A挡住片、8的像，连接。八，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折

射光线与圆的交点，人B、C。均垂直于法线并分别交法线于人、。点。

该同学在插大头针A前不小心将玻璃砖以。为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将一

（选填"偏大""偏小"或"不变"）。

4.某同学测量玻璃的折射率。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砖的边界。

（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的P点水平入射，到达灰面上的Q点后折射出玻璃砖，用大头针在

白纸上标记尸点、Q点和激光笔出光孔S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，做而界面的法线和光线PQ的反向延长线

PN、过法线上的M点分别做PS和PN的垂线，垂足分别为点A和点8,如图甲所示；

③用刻度尺测量M4和的长度4和伍MA的长度读数如图乙所示，乙=cm,测得《为1.60cm。

（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖的折射率表达式为〃=,由测得的数据可得折射率〃为.

（结果保留3位有效数字）。

（4）为了减小实验的相对误差，下列说法正确的是o

A.选取点M尽量靠近入射点P

B.选取点M尽量远离入射点P

C.选取面界面的入射角尽量大些

D.选取面界面的入射角尽量小些

5.实验室有一个直角三棱镜，物理小组的同学准备测量它的折射率，实验步骤如下：

■

（1）在木板上铺一张白纸，将三棱镜放在白纸上并用细线描出三棱镜的轮廓，如图中以8c的实线所示。

（2）在垂直于4"的方向上插上两枚大头针R和在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，当匕的

像恰好被2的像挡住时，插上大头针8,使鸟挡住R、鸟的像,再插上大头针巴，使巴挡住A和R、8的

像，移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。

请帮他们完成卜列实验内容：

（1）将实验需要的光路图补充完整。

（2）实验小组用量角器量出光线在8c界面发生折射时，入射光线与8c边夹角为。、折射光线与BC边夹

角为夕，则三棱镜的折射率“=

（3）若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，如图中虚线所示，则测得的折射率真实值（选填"大

于""等于"或"小于

二、用双缝干涉实验测量光的波长

6.在"用双缝干涉测光的波长〃实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1）,并选用缝间距

为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L接通电源使光源正常工作，发出白光。

（1）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中。

A.可观察到明暗相间的白条纹

B.可观察到彩色条纹

C.观察不到干涉条纹

（2）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中4、8位置时，游

标卡尺的读数分别为巧、巧，且芍当＜七，则入射的单色光波长的计算表达式为4=。分划板刻

线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为cm。

（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图4所示，则在这种情况下测量干涉

条纹的间距Ax时，真实值________测量值。（填大于“小于”或"等于"）

7.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图（甲）所示，

并选用缝间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离/=5（X）mm。接通电源

使光源正常工作。

（1）M、N、P三个光学组件依次为o

A.游光片、单缝片、双缝片B.浓光片、双缝片、单缝片

C.偏振片、单缝片、双缝片D.双缝片、偏振片、单缝片

（2）一同学通过测显头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板啜线未对齐，如图（乙）

所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节。

A.左右拨动拨杆B.旋转滤光片

C.旋转测量头上的手轮D.旋转遮光筒和测量头

（3）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图（丙）所示，从测量头的目镜看去，

第1次映入眼帘的干涉条纹如图（1）所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺（50分

度）如图（2）所示，读数为z=l.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图（3）所示，此时游

丙

（4）利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为/、双缝间距为d,计算波长的公式2二（用

题目中给出的字母4，巧，/，4表示）

8.某学习小组利用图甲所示装置测量某种色光的波长，已知双缝间距离为0.20mm,双缝到屏间的距离为

75.0cmo

（1）实验时，移动分划板，第1条明条纹对应的游标卡尺读数如图乙所示，第5条明条纹的游标卡尺读数

如图丙所示，丙图中游标卡尺上的读数为mm,该单色光的波长为m。

（2）在写实验报告时，需将目镜中所观察到的现象描绘出来.小明、小华分别画了转动手轮时所观察到的

初、末两个视场区的示意图如图丁、戊所示，可判断（选填”小明〃或“小华〃）的图样存在造假现象。

eT•戊

9.用双缝干涉测光的波长。实验装置如图1所示已知单缝与双缝间的距离双缝与屏的距离及单缝宽

力，双缝间距山，用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转

动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准屏上亮纹的中心，如图2,记下此时手轮上的读数。

（1）分划板的中心刻线对准第1条痉纹的中心时，手轮上的读数如图3所示，则对准第1条对读数x/=

mm；记录对准第4条时读数为为；则计算波长的公式入=；

第1条时读数

图3

（2）某同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了一下改动后，

在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是o

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间

B.仅将单缝远离双缝移动少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换

D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片

10.在〃用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。

光源滤光片单缝双缝遮光筒屏

]]

AA

（i）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法

中正确的是；

A.干涉条纹与双缝垂直

B.单缝和双缝应相互平行放置

C.若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样

D.想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近

（2）将测最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，此时手轮上螺旋测微器示

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；

（3）已知双缝间距d为2.0x107m,测得双缝到屏的距离L为0.600m,求所测光的波长为m（结果

保留三位有效数字）；

（4）双缝干涉实验装置的截面图如图。单缝S到S/、S2的距离相等，。点为S/、S2连线中垂线与光屏的交

点。光源发出的