2026年高考物理一轮复习(通用版)第61讲实验：测量玻璃的折射率用双缝干涉实验测量光的波长(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习(通用版)第61讲实验：测量玻璃的折射率用双缝干涉实验测量光的波长(复习讲义)(学生版+解析)，共59页。
TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc203996271" 01考情解码·命题预警 PAGEREF _Tc203996271 \h 1
\l "_Tc203996272" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc203996272 \h 3
\l "_Tc203996273" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc203996273 \h 3
\l "_Tc203996274" 考点一 测量玻璃的折射率 PAGEREF _Tc203996274 \h 3
\l "_Tc203996275" 知识点1 测量玻璃的折射率 PAGEREF _Tc203996275 \h 3
\l "_Tc203996275" 知识点2 拓展创新实验 PAGEREF _Tc203996275 \h 3
\l "_Tc203996276" 考向1 教材原型实验 PAGEREF _Tc203996276 \h 5
\l "_Tc203996277" 考向2 创新拓展实验 PAGEREF _Tc203996277 \h 8
\l "_Tc203996278" 考点二 双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc203996278 \h 12
\l "_Tc203996279" 知识点1 双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc203996279 \h 12
\l "_Tc203996279" 知识点2 拓展创新实验 PAGEREF _Tc203996279 \h 12
\l "_Tc203996280" 考向1 教材原型实验 PAGEREF _Tc203996280 \h 13
\l "_Tc203996281" 考向2 创新拓展实验 PAGEREF _Tc203996281 \h 16
\l "_Tc203996281" 【思维建模】实验创新点 PAGEREF _Tc203996281 \h 16
\l "_Tc203996282" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc203996282 \h 20

考点一 测量玻璃的折射率
\l "_Tc25045" 知识点1 测量玻璃的折射率
1.实验原理
如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过一块两面平行的玻璃砖时，通过 法找出跟入射光线AO对应的出射光线 ，从而画出光从空气射入玻璃后的折射光线 ，求出折射角θ2，再根据n＝sin θ1sin θ2或n＝PNQN'，计算出玻璃的折射率。
2.实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺（刻度尺）、铅笔。
3.实验步骤
（1）用图钉把 固定在木板上。
（2）在白纸上画一条直线aa'，并取aa'上的一点O为 点，作过O点的法线MM'。
（3）画出线段AO作为 光线，并在AO上插上P1、P2两个大头针。
（4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa'对齐，并画出另一条长边的对齐线bb'。
（5）眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被 的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住 的像，再插上P4，使P4挡住 的像和P3。
（6）移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线 及出射点 ，连接O、O'得到线段OO'。
（7）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。
（8）改变入射角，重复实验。
4.数据分析
（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。根据n＝sin θ1sin θ2，算出不同入射角时折射率n，并取其平均值。
（2）图像法
改变入射角θ1，测出对应的折射角θ2，作sin θ1-sin θ2的图像，由n＝sin θ1sin θ2可知图像应是过原点的直线，如图甲所示，其 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，如图乙所示，sin θ1＝EHOE，sin θ2＝E'H'OE'，OE＝OE'＝R，则n＝sin θ1sin θ2＝ 。只要用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n。
5.误差分析
本实验误差主要来源于入射光线、出射光线确定的准确性以及入射角和折射角的测量造成的偶然误差。
6.注意事项
（1）实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O之间、P3与O'之间距离要 一些。
（2）入射角θ1不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）。
（3）操作时手不能触摸玻璃砖的光洁 ，也不能把玻璃砖界面当尺子 。
（4）实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
（5）玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。
知识点2 拓展与创新实验
1. 实验器材创新
2. 实验数据处理创新
\l "_Tc17630" 考向1 教材原型实验
例1 .（2025·四川泸州·统考一模）在“测玻璃的折射率”实验中：
（i）如图甲，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，确定P3位置的方法是透过玻璃砖观察，使P3挡住 （选填“P1、P2”或“P1、P2的像”）；
（ii）小华同学正确确定P4位置，并确认其他的操作步骤也都正确后，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线，如图乙所示，从图线可求得玻璃砖的折射率是 ；
（iii）小星同学在画界面时，不小心将界面bb'画歪了一些，如图丙所示，他随后实验测得的折射率 （选填“偏大”“偏小”“不变”或“偏大、偏小和不变都有可能”）
【变式训练1】【变式训练2】（2025·重庆·三模）小王同学欲利用“插针法”测定某方形玻璃的折射率，正确操作后，作出的光路图如图甲所示。因手中无量角器,该同学便以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再分别过A、B点作法线的垂线，垂足分别为M、N点，如图乙所示。
(1)下列关于大头针P3、P4的位置，说法正确的是_____。
A．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
B．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
C．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3
D．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
(2)测出线段OA、OM、ON的长度分别为5 cm、3 cm、4 cm，则该玻璃的折射率n= 。
(3)另一同学在实验时因粗心将法线画歪了(如图丙)，在其他操作均正确的情况下，则他测得的折射率将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
\l "_Tc16322" 考向2 创新拓展实验
例2 （2025·安徽合肥·二模）为了测量直角三棱镜的折射率，某实验小组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，如图中的实线所示，接着在垂直于AB的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住P和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
（1）将实验需要的光路图补充完整 ；
（2）实验中，在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，使的像挡住的像的目的是 ；
（3）实验小组用量角器量出光穿过BC界面的入射角为α、折射角为β，则三棱镜的折射率 ；
（4）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”）。
【变式训练1】（2025·广东佛山模拟）某小组开展研究性学习，欲根据光学知识，测量一半圆柱体玻璃砖的折射率。具体步骤如下：
（1）如图甲所示，将白纸固定在水平桌面上，两个量角器作一同心圆O，并标上相应的刻度和度数；
（2）将被测量半圆柱体玻璃砖垂直放在白纸上，圆柱体的圆心和同心圆的圆心对齐，圆柱体直线边与量角器0刻度线对齐；
（3）用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓。
（4）用激光笔发出细束激光，对准圆柱体的圆心沿半径方向入射，分别准确记录入射角i和折射角r，图甲中对应的入射角 和折射角 。
（5）改变入射角，再次记下入射角i和折射角r，根据多次测量数值，作出图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为 （结果保留两位有效数字）。
（6）根据相对误差的计算式为，为了减小i、r测量的相对误差，实验中激光在O点入射时应使入射角 （填“适当大一些”或“尽量小一些”），考虑到入射光在圆柱体的直线边界可能发生 现象，故入射角不能 （填“太大”或“太小”）。
【变式训练2·】（2025·湖北·模拟预测）如图所示，用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。
①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点。
②将玻璃砖直径面沿ab放置，使其半径O'b的中点位于O点，并确定圆弧侧面的位置。
③在cd上竖直插上大头针P1和P2，从圆弧侧面透过玻璃砖观察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，测得从圆弧面出射的光线与直线cd的夹角为30∘，则玻璃砖的折射率n= 。

考点二 双缝干涉测量光的波长
知识点1 双缝干涉测量光的波长
1.实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中单色光波长λ与双缝间距d、双缝到屏的距离l、相邻两条亮（暗）条纹间距Δx之间满足λ＝ 。
2.实验步骤
（1）观察双缝干涉图样
①将光源、 、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示。
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
③调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿 轴线到达光屏。
④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于 的轴线上，使单缝与双缝 ，二者间距约为5～10 cm。
⑤在单缝和光源间放上 ，观察单色光的干涉条纹。
（2）测量单色光的波长
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心，记下此时手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an。
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l（d是已知的）。
④改变双缝间的距离d、双缝到屏的距离l，重复测量。
3.数据分析
（1）条纹间距Δx＝ 。
（2）波长λ＝ 。
（3）计算多组数据，求λ的平均值。
4.误差分析
（1）误差来源
由于光波的波长很短，双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大，是本实验误差的主要来源。
（2）减小误差的方法
①l的测量：使用毫米刻度尺测量，可多测几次求平均值。
②Δx的测量：使用测量头测量，测出n条亮条纹间的距离a，则Δx＝ ，同样可以多测几次求平均值，进一步减小实验误差。
5.注意事项
（1）安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的 上，并使单缝、双缝平行且间距适当。
（2）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝 且靠近。
（3）照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝、单缝、双缝、测量头及遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。
知识点2 拓展与创新实验
考向1 教材原型实验
例1 （2025·湖南长沙·长沙一中校模拟）如图甲所示是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图。
（1）已知单缝与双缝间的距离，双缝与屏间的距离，双缝间距。用测量头来测量亮纹中心间的距离，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，让分划板的中心刻度线对准第1条亮纹的中心（如图乙所示），此时手轮的读数如图丙所示，是 mm，转动测量头，使分划板中心刻度线对准第4条亮纹的中心，此时手轮的读数如图丁所示。则该被测光的波长为 m（保留两位有效数字）。
（2）图戊为上述实验装置的简化示意图。S为单缝，S1，S2为双缝，屏上会出现明暗相间的干涉条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到 。
A．干涉条纹消失
B．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向上平移
C．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向下平移
【变式训练1】（2025·湖南岳阳模拟）某同学利用图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，从目镜中可以观察到清晰的干涉条纹。回答下列问题：
（1）为方便观察条纹想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以__________；
A．将单缝向靠近双缝方向移动 B．将单缝向远离双缝方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．将屏向靠近双缝的方向移动
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮条纹到第10条亮条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝__________；
（3）某次实验中单色光的波长为630 nm，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得第2条亮条纹到第5条亮条纹之间的距离为7.56 mm。则屏与双缝间的距离为__________m（结果保留3位有效数字）。
【变式训练2】（2025·河南·三模）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n+10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d=0.4mm，双缝到屏的距离l=1.0m，所测单色光的波长为 nm（保留三位有效数字）。
考向2 创新拓展实验
例2（2025·湖北楚才高中三模）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条亮条纹中心到第12条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
思维建模 参考系选取的标准
实验创新点
（1）可以利用凸透镜的聚光作用提升干涉条纹的亮度。
（2）可以利用光传感器与计算机结合得到干涉图样光强分布图。
（3）可以通过改变获取干涉光源的方法进行实验，例如例1中利用单缝和平面镜做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”，这样平面镜对单缝成像，相当于双缝，满足干涉条件，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。
无论是何种形式上的创新，关键点在于正确应用干涉产生的条纹间距与几何条件的关系
【变式训练1】（2025·福建·模拟预测）（1）干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上（图甲），让单色光从上方射入（示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径），从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将________（选填“变大”“变小”或“不变”）；如果换一个半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）采用波长为690 nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为________。
A．345 nm B．690 nm C．几微米 D．几毫米
【变式训练2】（2025·云南·模拟预测）某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管LED发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d=0.450mm，双缝到毛玻璃的距离l=365.0mm，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，手轮上的读数为x1=2.145mm；当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为x5=4.177mm。完成下列填空：
(1)相邻两条亮条纹间的距离Δx= mm；
(2)根据 可算出波长（填正确答案标号）；
A．λ=ΔxdB．λ=dlΔxC．λ=ldΔx
(3)则待测LED发出光的波长为λ= nm（结果保留3位有效数字）。
1.（2025·海南·高考真题）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下
I．在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点和，取走玻璃砖，用刻度尺求圆心点，过点作垂线，放回玻璃砖，将光屏垂直贴近玻璃砖点放置。
II．沿玻璃砖由向缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心，从玻璃砖射出的激光在下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点，取走玻璃砖，过点作的垂线。
(1)步骤II中，当激光从点入射到点在面下方光屏上恰好消失时是光的_____。
A．色散现象B．衍射现象C．全反射现象
(2)用刻度尺测得、，则玻璃砖的折射率_____。
2（2025·北京·高考真题）(1)下列实验操作，正确的是________（填选项前的字母）。
A．用单摆测重力加速度时，在最高点释放摆球并同时开始计时
B．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，使用多用电表的交流电压挡测电压
C．用多用电表测电阻前应先把两表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中 处（填“A”或“B”）。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为 mm。
(3)某电流表出现故障，其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障，两表笔接A、B时表头Rg指针不偏转，接A、C和B、C时表头Rg指针都偏转。出现故障的原因是________（填选项前的字母）。
A．表头Rg断路B．电阻R1断路C．电阻R2断路
3.（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θ）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= 。
4.（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a'
B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C．实验时入射角θ1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α1，测得折射角分别为α2、α3α2”或“