2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第58讲光学实验(专项训练)(学生版+解析)

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\l "_Tc9240" \l "_Tc17943" 01 课标达标练 PAGEREF _Tc9240 \h 1
\l "_Tc64" 01 实验：测量玻璃的折射率 PAGEREF _Tc64 \h 1
\l "_Tc2691" 02 实验：杨氏双缝干涉实验 PAGEREF _Tc2691 \h 4
\l "_Tc29301" \l "_Tc17943" 02 核心突破练 PAGEREF _Tc29301 \h 6
\l "_Tc15772" \l "_Tc17943" 03 真题溯源练 PAGEREF _Tc15772 \h 15
01 实验：测量玻璃的折射率
1．（2025·吉林白城·模拟预测）某同学通过查阅资料得知一玻璃砖对某单色光的折射率为2，他欲通过实验进行验证，实验过程中，他把玻璃砖一边与对齐，但另一条边画得略宽于玻璃砖如图，其它操作符合要求，则他测得的折射率可能为（ ）
A．0.5B．1.5C．2D．2.5
【答案】B
【详解】由测玻璃砖折射率的实验原理知，用两根大头针位置确定出射光线，如图
若另一条边画得明显过宽，则折射光线为图中②，而准确的折射光线应为图中①，故折射角比实际值偏大，由
知折射率比真实值小，已知玻璃砖真实折射率为2，因测量值偏小，所以测得的折射率应小于2但大于1（折射率大于1），故选B。
2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'（如图甲）。
(1)实验小组内的两位学生在实验中：
①第一位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa'和bb'都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）；
②第二位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa'和bb'，在后面的实验中因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa'方向平移了一点（如图丙所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
(2)纠正错误后，实验小组得到如图丁所示的插针结果，则：
①请在图中画出光路图 ，并标明在入射面上的入射角和折射角；
②该玻璃砖的折射率n＝
【答案】(1) 偏小 不变
(2)
【详解】（1）[1]同学1光路图如图所示
由图可知
其中变大，则减小，即测量值偏小；
[2]同学2 的光路图如图所示
由图可知
角度保持不变，所以的值不变。
（2）根据结果画出的光路图如图所示
折射率
02 实验：杨氏双缝干涉实验
3．（2025·辽宁·二模）(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
D．某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光
(2)已知双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，单缝到双缝之间的距离，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示，A位置读数为 mm。则入射光的波长 m（结果保留两位有效数字）。
【答案】(1)BC
(2) 11.1 6.4×10-7
【详解】（1）A．实验时，调节光源的高度和角度，让光源中心位于遮光筒的中心轴线上，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝，故A错误；
B．实验中，测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，然后求出相邻两条亮条纹间距
故C正确；
D．根据
某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以增大入射光的波长，由于蓝光的波长小于黄光的波长，可知，不能够改用蓝光作为入射光，故D错误。
故选BC。
（2）[1]根据游标卡尺的读数规律，A位置读数为
[2]根据游标卡尺的读数规律，B位置读数为
则相邻明条纹中心之间的间距
根据
解得
4．（2024·辽宁辽阳·模拟预测）某实验小组用图甲所示双缝干涉实验装置测光的波长。
(1)图乙中手轮示数的读数为 mm；图乙中测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，应调节使测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹在同一方向上，如果不调节，测量干涉条纹的间距 时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值；
(2)正确操作时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹 A 的中心，手轮读数为、继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹 B 的中心，手轮读数为（）、条纹 A 与条纹B 之间带有5条亮纹，若双缝到屏的距离为 L，双缝间距离为d，则入射光的波长 ；
(3)为了增加从目镜中观察到的条纹数目，可以减小双缝到 （填“单缝”或“毛玻璃”）的距离。
【答案】(1) 0.700 大于
(2)
(3)毛玻璃
【详解】（1）[1]图乙中手轮示数的读数为
[2]图乙中测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，应调节测量头使测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如果不调节，测量干涉条纹的间距时，测量值大于实际值；
（2）根据
又
得到
（3）由知要增加从目镜中观察到的条纹数目，可使条纹间距缩小，则可以减小双缝到毛玻璃之间的距离L。
1．（2025·江苏常州·模拟预测）如图所示，某学习小组利用“插针法”测量全反射棱镜的折射率。实验过程中，在描出分界线AB和AC、确定入射点O和入射光线以后，不小心将棱镜向右平移到图中虚线位置，然后再进行实验，四根大头针的位置已经标出。则测出的折射率跟实际值相比（ ）
A．偏小B．偏大
C．相等D．无法判断
【答案】A
【详解】通过插针法可以确定折射后的光线方向，如图所示
黑色是实际的光线方向，蓝色是做实验时根据与边界的交点画出的光线图。如图所示可知画出的光线在AB边的折射角度比实际光线方向大，根据折射率公式
可知测量得到的折射率小于实际情况，故选A。
2．（2020·辽宁沈阳·三模）如图所示，某同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，他进行的主要步骤是：①用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d；②先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB及AB的法线OC；③将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置；④调节激光器，使光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。则下列说法正确的是（ ）
A．利用上述实验数据计算可得玻璃折射率为
B．左侧亮点到A点的距离x1—定大于右侧亮点到A点的距离x2
C．左侧亮点到A点的距离x1—定小于右侧亮点到A点的距离x2
D．在∠BOC范围内，改变入射光PO的入射角，直尺MN上只能出现两个亮点
E．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应调节激光器使PO光线逆时针转动减小入射角
【答案】ACE
【详解】A．设光线在AB面上的入射角为，折射角为，如图所示
根据几何关系有
可得玻璃折射率为
故A正确；
BC．光从玻璃射入空气，折射角大于入射角，通过几何关系知
故B错误，C正确；
D．在大于等于全反射的临界角，只有反射没有折射，则直尺上只出现一个亮点，故D错误；
E．要使左侧亮点到A点的距离增大，则折射角减小，根据折射定律可知要求减小入射角，所以应调节激光器使PO光线逆时针转动减小入射角，故E正确；
故选ACE。
3．（2023·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面，AC为圆心在O的圆弧面，ABCO构成正方形。现要测定该元件的折射率，可供选用的器材还有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。

I.某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整。
（1）将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把光学元件放在白纸上，使它的横截面与图中画线对齐；
（2）在O点竖直插大头针P。
（3）在D点竖直插大头针，发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，则应使连线OD与OA的角度 （填“变大”或“变小”），才能在AB外侧观察到大头针P和的像在一条直线上；
（4）选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住 ，挡住 ；
（5）移去大头针和光学元件，记录好、和的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标系，轴与OC重合，轴与OA重合，用刻度尺测出、和在直角坐标系中的坐标，，。则此光学元件折射率测量值的表达式为 ；（用测量的坐标值表示）
Ⅱ.根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A．应选用较粗的大头针完成实验
B．应选用较细的大头针完成实验
C．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些
D．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些
Ⅲ.小组测得该元件折射率为2，光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB和BC的光线，从插在O点的大头针P射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，则这部分光照射圆弧AC的弧长为 。
【答案】 变小 P和的像 和P、的像 BD
【详解】I．（3）[1]在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，说明光线发生了全反射，应使连线OD与OA的角度减小，使入射角小于临界角，不发生全反射；
（4）[2][3]选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住P和的像，挡住和P、的像；
（5）[4]设入射角i，折射角，则

Ⅱ．[5]AB．应选用较细的大头针完成实验，这样可准确确定光线的传播方向，选项A错误，B正确；
CD．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些，这样可减小确定光线方向时产生的误差，选项C错误，D正确。
故选BD。
III ．[6]因为，则
所以临界角
所以射在圆弧AC正中央三分之一圆弧的光不能从AB和BC面射出，这部分光照射圆弧AC的弧长为。
4．（2025·甘肃平凉·模拟预测）如图甲所示，用某单色光照射双缝，在双缝后的屏上形成明暗相间的干涉条纹。实验中观察到的干涉条纹如图乙所示，当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心时，手轮上的读数为x1=2.145mm，当分划板中心刻线对齐第9条亮条纹中心时，手轮上的读数为x2=21.745mm。已知双缝之间的距离为d=0.200mm，双缝到屏的距离为L=0.800m，则单色光的波长约为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心时，手轮上的读数为x1=2.145mm，当分划板中心刻线对齐第9条亮条纹中心时，手轮上的读数为x2=21.745mm，则条纹间距为
根据条纹间距公式
则单色光的波长为，代入数据可得
故选C。
5．（2024·辽宁辽阳·一模）同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。
(2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。
(3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。
【答案】(1)1.235/1.236/1.237
(2) 412
(3)不能
【详解】（1）乙和丙对应的读数分别为
x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm
x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm
则
（2）根据
其中
解得
带入数据解得
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，则一定不能发生光电效应。
6.（2025·山东青岛·三模）图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置，单色光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形长边分布着许多光敏单元，传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀，若厚度不均匀，进一步精确测量其厚度差。（计算结果均保留2位有效数字）
请回答下面问题：
(1)该小组同学检测前先测量所用单色光的波长：调整双缝的高度和光传感器位置，显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示，则相邻两条亮纹（或暗纹）间距Δx= mm；该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm，已知双缝间距d0=0.25mm，则该单色光的波长λ= m；
(2)保持双缝和光传感器的位置不变，将玻璃板紧贴挡板放置，如图丙所示，此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示，说明 （选填“S1”或“S2”）处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5，则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd= m。
【答案】(1) 1.6 7.5×10-7
(2) S2 3.0×10-6
【详解】（1）[1]由图可知，相邻亮条纹间距为
[2]根据条纹间距公式可得
（2）[1]当玻璃板紧贴挡板放置时，光线通过玻璃板后会产生光程差，由于玻璃对光的折射率大于空气，光在玻璃中传播的速度较慢，因此通过玻璃板的光线的光程增大，由乙图可知，干涉条纹向右移动，说明光线通过S2处玻璃板后的光程比S1长，所以S2处玻璃较厚；
[2]由乙图可知，条纹移动了两个条纹间距，则，
代入数据解得
7.（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.（2021·浙江·高考真题）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射角i和折射角r， 并写出折射率n的计算式 。
【答案】
【详解】光路图如图所示
根据折射定律可知。
2．（2019·天津·高考真题）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．
①下列哪些措施能够提高实验准确程度 ．
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是 ．
③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线的垂线，垂足分别为、点，如图所示，则玻璃的折射率 ．（用图中线段的字母表示）
【答案】 AD D
【详解】采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误．
根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误
由折射定律可知折射率，，，联立解得
3.（2025·上海·高考真题）光是从哪里来，又回到哪里去？浦济之光，你见过吗？光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。
（1）以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样( )
（2）如图所示，自然光经过两个偏振片，呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转动且周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（ ）
A．B．TC．D．
（3）物理王兴趣小组在做“测量玻璃的折射率”实验时，若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b；插入d时，应遮住 ，依据图中所标数据，可得出该玻璃的折射率为 。
【答案】（1）A （2）C （3）
【解析】（1）干涉条纹是平行等距明暗相间的条纹，根据
红光的波长大于紫光，可知红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，故选项A正确；
（2）根据偏振原理，偏振片B每转过半周透光强度从最小到最强，再到最小，可知光屏上两个光强最小的时间间隔为0.5T，故选C。
（3）[1]若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b；插入d时，应遮住c以及ab的像；
[2]该玻璃的折射率为。
4.（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。
5．（2022·海南·高考真题）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
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08