第62讲 光学实验（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份第62讲 光学实验（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考），共20页。
\l "_Tc28745" 02、知识导图，思维引航 PAGEREF _Tc28745 \h 1
03、考点突破，考法探究 \l "_Tc9166" PAGEREF _Tc9166 \h 2
\l "_Tc13084" 考点一.实验：测量玻璃的折射率 PAGEREF _Tc13084 \h 2
\l "_Tc10830" 知识点一、理清原理与操作 PAGEREF _Tc10830 \h 2
\l "_Tc32470" 知识点二、掌握数据处理方法 PAGEREF _Tc32470 \h 3
\l "_Tc5782" 知识点三、注意实验细节 PAGEREF _Tc5782 \h 3
\l "_Tc1084" 知识点四、做好误差分析 PAGEREF _Tc1084 \h 4
\l "_Tc32198" 考向一 教材原型实验 PAGEREF _Tc32198 \h 4
\l "_Tc26149" 考向二 创新拓展实验 PAGEREF _Tc26149 \h 6
\l "_Tc6343" 考点二.实验：用双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc6343 \h 8
\l "_Tc15763" 知识点一、理清原理与操作 PAGEREF _Tc15763 \h 8
\l "_Tc22856" 知识点二、掌握数据处理方法 PAGEREF _Tc22856 \h 9
\l "_Tc26446" 知识点三、注意实验细节 PAGEREF _Tc26446 \h 9
\l "_Tc23421" 知识点四、做好误差分析 PAGEREF _Tc23421 \h 9
\l "_Tc7962" 考向一 教材原型实验 PAGEREF _Tc7962 \h 9
\l "_Tc17141" 考向二 拓展创新实验 PAGEREF _Tc17141 \h 12
\l "_Tc23998" 04、真题练习，命题洞见 PAGEREF _Tc23998 \h 14
考点一.实验：测量玻璃的折射率
知识点一、理清原理与操作
知识点二、掌握数据处理方法
1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的eq \f(sin θ1,sin θ2)，并取平均值。
2．图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作出sin θ1-sin θ2的图像，由n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。
3.“单位圆法”：以入射点O为圆心、以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，如图所示，sin θ1＝eq \f(EH,OE)，sin θ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(EH,E′H′)。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
知识点三、注意实验细节
1．玻璃砖要用厚度较大的。
2．入射角不宜过大或过小，一般控制在30°到60°之间。
3．大头针要竖直插在白纸上，且距离应适当大一些。
4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。
5．操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面。
6．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
知识点四、做好误差分析
1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。
2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。
3．作图时，玻璃砖的宽度绘制有误差，或因所画的两边界线不平行等原因出现误差。
考向一 教材原型实验
1. (1)如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”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aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。下面关于该实验的说法正确的是________。
A.插上大头针P3，使P3挡住P2、P1的像
B.插上大头针P4，使P4挡住P3和P2、P1的像
C.为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些
D.为减小测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好
E.若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测量玻璃的折射率
(2)在“测量玻璃的折射率”实验中：
①小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为还缺少器材，请你写出所缺器材的名称：________________。小朱同学将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，透过玻璃砖观察，调整视线方向，插上第四枚大头针P4应使其遮挡住__________________________。
甲
②为取得较好的实验效果，下列操作正确的是________。
A.必须选用上下表面平行的玻璃砖
B.选择的入射角应尽量小些
C.大头针应垂直地插在纸面上
D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
③小朱同学在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，用圆规以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图丙所示，若他测得AB＝7.5 cm，CD＝5 cm，则可求出玻璃的折射率n＝________。
④若小朱同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则该同学测得的折射率测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 (1)ABCE (2)①刻度尺和量角器 P3以及P1、P2的像 ②CD ③1.5 ④小于
【解析】 (1)确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像。确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，故A、B正确；折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的作图误差会较大，故P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，故C正确；入射角θ1即P1和P2的连线与法线的夹角尽量大些，即P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角适当小些，折射角也会大些，折射现象较明显，测量角度的相对误差会减小，故D错误；本实验中采用挡像法进行测量，对于半圆形玻璃砖同样可以确定入射光线和折射光线，故可以确定折射率，故E正确。
(2)①缺少的器材为：刻度尺和量角器，运用两点一线的原理确定光线方向，观察的这一侧插两枚大头针应使P4挡住P3以及P1、P2的像。
②根据测量玻璃的折射率的原理，玻璃砖上下表面不平行也能测出折射率，故A错误；选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故B错误；大头针应垂直地插在纸面上，防止产生误差，故C正确；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故D正确。
③玻璃的折射率
n＝eq \f(sin∠AOB,sin∠COD)＝eq \f(\f(AB,AO),\f(CD,OC))＝eq \f(AB,CD)＝eq \f(7.5,5)＝1.5。
④如图
实线为作出的实际光路图，虚线为以aa′、bb′为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图，比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知，折射角测量值偏大，则测得的折射率偏小。
考向二 创新拓展实验
3.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砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出，用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q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QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图5(a)所示；
③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2，PM的示数如图(b)所示，d1为________cm。测得d2为3.40 cm。
(3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n＝________；由测得的数据可得折射率n为________(结果保留3位有效数字)。
(4)相对误差的计算式为δ＝eq \f(测量值－真实值,真实值)×100%。为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中激光在M点入射时应尽量使入射角________。
【答案】 (2)③2.25 (3)eq \f(d2,d1) 1.51 (4)稍小一些
【解析】 (2)③刻度尺的最小分度为0.1 cm，由图(b)可知，d1为2.25 cm。
(3)玻璃砖折射率的表达式n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(\f(fM,PM),\f(fM,OM))＝eq \f(OM,PM)＝eq \f(d2,d1)，代入数据可知n＝eq \f(3.40,2.25)＝1.51。
(4)相对误差的计算式为δ＝eq \f(测量值－真实值,真实值)×100%，为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中d1、d2要尽量稍大一些，即激光在M点入射时应尽量使入射角稍小一些。
4.某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图6所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20. 00 cm，AB间的距离为6. 00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离为d1＝10. 00 cm，玻璃砖厚度d2＝4. 00 cm。
(1)请作出到达B点光线的光路图。
(2)玻璃的折射率n＝__________，光在玻璃中的传播速度v＝__________ m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108 m/s，结果均保留2位有效数字)。
【答案】 (1)见解析图 (2)1.2 2.5×108
【解析】 (1) 作出光路图如图所示。
(2) 根据几何知识可知tan i＝eq \f(10,10)＝1
所以i＝45°，又DE＝AB＝6 cm
且有tan r＝eq \f(\f(1,2)DE,d2)＝eq \f(\f(1,2)×6,4)＝eq \f(3,4)，则得r＝37°
所以玻璃的折射率n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(sin 45°,sin 37°)＝1.2
由n＝eq \f(c,v)得光在玻璃中的传播速度
v＝eq \f(3×108,1.2) m/s＝2.5×108 m/s。
考点二.实验：用双缝干涉测量光的波长
知识点一、理清原理与操作
知识点二、掌握数据处理方法
1．相邻亮条纹间距的计算：Δx＝eq \f(x2－x1,n－1)，可多测几组不同的n对应的Δx，求平均值。
2．用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式Δx＝eq \f( l,d)λ得λ＝eq \f(d,l)Δx计算波长。
知识点三、注意实验细节
1．调节双缝干涉装置时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。
3．调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。
4．不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。
5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外侧。
知识点四、做好误差分析
1．双缝到光屏的距离l的测量存在误差。
2．测条纹间距Δx带来的误差
(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
(2)误认为Δx为亮条纹的宽度。
(3)分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。
(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。
考向一 教材原型实验
1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
(1)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2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.600 m，求所测量光的波长为________m(结果保留3位有效数字)。
【答案】 (1)BC (2)13.870 (3)7.70×10－7
【解析】 (1)干涉条纹与双缝平行，A错误；单缝和双缝应相互平行放置，B正确；若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样，C正确；想增加从目镜中观察到的条纹个数，则要条纹间距减小，由相邻两条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，可以将双缝的距离d增大，或减小双缝到屏的距离l，或用波长小的光做实验，若将单缝向双缝靠近，不会改变条纹的间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，D错误。
(2)由题图乙可知，螺旋测微器的固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度的读数为0.01×37.0 mm＝0.370 mm，则手轮上的示数为x2＝13.5 mm＋0.370 mm＝13.870 mm。
(3)由题图甲可知，螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm，可动刻度的读数为0.01×32.0 mm＝0.320 mm，则手轮上的示数为x1＝2 mm＋0.320 mm＝2.320 mm，则两相邻亮条纹间距为Δx＝eq \f(x2－x1,n－1)＝eq \f(13.870－2.320,6－1) mm＝2.31 mm＝2.31×10－3 m，由Δx＝eq \f(l,d)λ，可得所测量光的波长为λ＝eq \f(d·Δx,l)＝eq \f(2.0×10－4×2.31×10－3,0.600) m＝7.70×10－7 m。
4.某同学利用如图所示装置测量某种单色光波长。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。回答下列问题：
(1)关于本实验下列说法正确的是________。
A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
C.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
D.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以换用间距更小的双缝
(2)某次测量时，选用的双缝的间距为0.4 mm，测得屏与双缝间的距离为0.5 m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图6中所示，则A位置对应的读数为________mm。B位置对应的读数为15.6 mm，则所测单色光的波长约为________nm(结果保留整数部分)。
(3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx，则波长λ的测量值____________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【答案】 (1)AC (2)10.9 624 (3)大于
【解析】 (1)该实验中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致，故A正确；为获取两个单色线光源，A处应为单缝、B处应为双缝，滤光片在凸透镜和A之间，故B错误，C正确；若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距Δx将减小，根据相邻亮条纹间的距离为Δx＝eq \f(l,d)λ可知，应使用间距更大的双缝，故D错误。
(2)该游标卡尺的精度为0.1 mm，则在A位置时游标卡尺读数为xA＝10 mm＋9×0.1 mm＝10.9 mm，相邻条纹间距Δx＝eq \f(15.6－10.9,6) mm＝0.78 mm，由Δx＝eq \f(l,d)λ可得所测单色光的波长为λ＝eq \f(d·Δx,l)＝eq \f(4×10－4×7.8×10－4,0.5) m＝6.24×10－7 m＝624 nm。
(3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，在这种情况测量相邻条纹间距Δx时，将导致测量值Δx大于实际值，由λ＝eq \f(d·Δx,l)可知，λ的测量值也将大于实际值。
考向二 拓展创新实验
3.洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”。
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留1位有效数字)。
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________。
A.将平面镜稍向上移动一些
B.将平面镜稍向右移动一些
C.将光屏稍向右移动一些
D.将光源由红色光改为绿色光
【答案】 (1)S′ (2)6×10－7 (3)AC
【解析】 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”。
(2)第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间距为Δx＝eq \f(22.78×10－3,12－3) m≈2.53×10－3 m，等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq \f(D,d)λ，则有λ＝eq \f(dΔx,D)＝eq \f(3.0×10－4×2.53×10－3,1.2) m≈6×10－7 m。
(3)根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq \f(D,d)λ可知，仅增大D，仅减小d，仅增大波长λ，都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确。
4.假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度。
实验过程如下：
(1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；
(2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；
(3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上。
(4)打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上。
(5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示。用刻度尺测出a、b两点间的距离为________cm，则两相邻暗纹中心之间的距离Δx＝________cm。
(6)测得玻璃片到光屏的距离l＝3.00 m，已知该红色激光的波长λ＝700 nm，利用公式求出双划痕间距d＝________mm，即为刀片厚度(结果保留2位有效数字)。
【答案】 (5)10.50 2.10 (6)0.10
【解析】 (5)用刻度尺测出a、b两点间的距离为10.50 cm，两相邻暗纹中心之间的距离为Δx＝eq \f(10.50,5) cm＝2.10 cm。
(6)刀片的厚度为Δx＝eq \f(l,d)λ，解得d＝0.10 mm。
1．（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A和 B、顶角大小为）的折射率。
①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；
②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef
③在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住 （选填“P1”、“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ef的夹角为α，则玻璃砖折射率 n= 。
【答案】 P1和P2 不需要
【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ab垂直，则过P1和P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定ef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；
⑤[3]根据几何关系可知入射角为，折射角为，如图所示
故
2．（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
B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，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，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、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”或“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，测得折射角分别为、，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃 n介质（填“”或“”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
【答案】(1)B
(2)大
(3)
【详解】（1）A．在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a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，画出直线代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和，故A错误；
B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，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，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点，故B正确；
C．实验时入射角应尽量大一些，但也不能太大（接近），以减小实验误差，故C错误；
故选B。
（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
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
该介质的折射率为
其中
所以
3．（2024·河北·高考真题）某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图1所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
根据表中数据，判断单色光1为 （填“红光”或“绿光”）。
【答案】绿光
【详解】根据，可得
由图表带入数据可知
故
则
已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。
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：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴，并使其圆心位于O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CO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M。
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线、，、是垂足，并用米尺分别测量、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O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据图像，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
(2)1.57
(3)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，根据几何关系可得入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
折射率
可知图像斜率大小等于折射率，即
（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。
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。
考情分析
2024·安徽·高考物理第11题
2024·河北·高考物理第11题
2024·湖北 ·高考物理第11题
2024·浙江 ·高考物理第11题
复习目标
目标1.掌握测量玻璃折射率的原理及方法。
目标2.学会用插针法确定光路，并会测量玻璃的折射率。
目标3.掌握由Δx＝eq \f(l,d)λ测光的波长的原理，并能测单色光波长。
目标4.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法。
原理装置图
操作要领
折射率n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)
(1)铺白纸、画线
①将白纸用图钉固定在木板上
②画出两边界线aa′和bb′、法线NN′、入射光线AO
(2)插针与测量
①在AO上插上两枚大头针P1、P2，在玻璃砖另一侧通过观察插上大头针P3、P4
②移去玻璃砖和大头针，连接P3、P4交bb′于O′，连接OO′
③测出入射角θ1、折射角θ2
原理装置图
测出乙图中的d和l，用图丙的测量头测出两条相邻亮条纹间距Δx，由Δx＝eq \f(l,d)λ即可计算出波长λ
操作要领
1.器材的安装与调整
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；
(2)安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm；
(3)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
2.测定单色光的波长
(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央；
(3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离l。
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08