第十四章 第73课时 测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

这是一份第十四章 第73课时 测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义），共11页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，课时精练等内容，欢迎下载使用。
实验十七：测量玻璃的折射率　实验十八：用双缝干涉实验测量光的波长
考点一　实验：测量玻璃的折射率
考点二　实验：用双缝干涉测量光的波长
实验：测量玻璃的折射率
　　　某小组做测量玻璃的折射率实验，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(互相平行)和四个大头针扎下的针孔如图所示，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O为圆心作圆，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，如图甲所示，则玻璃的折射率n=　　　。(用图中线段的字母表示) 
(4)在用插针法测量玻璃的折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置(图中阴影)的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；乙同学测得的折射率与真实值相比　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 
　　　(2026·江苏南京市检测)某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他们进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在光屏MN上出现两个光斑C、D，如图甲所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。
(1)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n=　　。
(2)为减小实验测量误差，实验中应适当　　　单色光在O点的入射角(填“增大”或“减小”)。 
(3)如图乙所示，某同学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=　　。
　　　用插针法测梯形玻璃砖的折射率实验中：(1)在画玻璃砖边界时，请指出图甲中操作不当之处_________________________。 
(2)已画好玻璃砖边界MN、PQ，插上大头针P1、P2，使P1、P2连线与PQ边界垂直。要保证能测出玻璃的折射率，经过P1、P2的入射光应从图乙中玻璃砖　　(选填“ae”“ef”或“fd”)区域射入(已知玻璃的折射率介于1.3~1.5之间)。 
(3)接(2)问，插大头针P3、P4操作正确，测得P3、P4的连线与MN的夹角75°，如图丙所示，则玻璃的折射率n=　 　。 
实验：用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、遮光筒、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遮光筒轴线到达光屏。④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_____，二者间距约为5~10 cm。⑤在单缝和光源间放上滤光片，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，双缝到光屏的距离l，重复测量。
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中心轴线上，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，并与单缝平行且靠近。(3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。
　　　杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。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，如图甲所示。(1)实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后在光具座上先放置b单缝、c双缝，再放置a　　　　，就可以观察到单色光的双缝干涉条纹。 
(2)下列说法正确的是　 　。 A.将屏移近双缝，干涉条纹　间距变窄B.若仅增大单缝与双缝的间　距，干涉条纹间距变窄C.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽D.去掉滤光片后，干涉现象消失
(3)双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻线对齐A亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为　　　 mm。若A、B两条亮条纹中央间距为x，则所测光的波长为　　　(用所给物理量的字母表示)。 
(4)若测量头中观察到的图样如图丁所示，波长的测量值　　　真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。 
　　　洛埃在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
精练高频考点提升关键能力
1.(2025·江苏镇江市模拟)“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图所示。实验中观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，可行的操作是A.仅转动透镜B.仅转动测量头C.仅调节拨杆使单缝与双缝平行D.仅增大单缝与双缝间的距离
3.(2025·江苏省南师大附属中学模拟)如图甲所示为用双缝干涉实验测量黄光波长的实验装置的示意图，下列说法及有关实验操作正确的是A.转动目镜可以使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样B.如图乙所示，若实验中单缝(未画出)偏离　主光轴，导致中央亮条纹P0出现在光屏　中心上方，欲使中心亮纹仍在光屏中心P，　则单缝应该向上调整一些C.若想减少从目镜中观察到的条纹个数，　该同学可以将双缝向屏方向移动D.若不加滤光片，则无法观察到干涉现象
4.(2025·江苏省部分学校模拟)如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样(图中阴影部分表示暗条纹)。下列说法不正确的是A.图乙是光的双缝干涉图样，　图丙是光的衍射图样B.遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将增大C.照射双缝时，仅增大L，图乙中相邻亮条纹的中心间距减小D.照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处　是暗条纹
5.(2025·江苏宿迁市部分高中联考)可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长：(1)打开多层示警灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置。在光源和双缝之间还必须放置一个　　　(选填“滤光片”或“单缝”)，其目的是保证经双缝得到的两列光是　　　(选填“相干”或“非相干”)光。 
(2)已知双缝之间的距离为0.6 mm，双缝到屏的距离为1.5 m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm，在B位置时读数如图丙所示，为　　　 mm，则该绿光的波长为　　　 nm(计算结果保留三位有效数字)。 
(3)该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测定了红光、黄光的波长(红光625 nm、黄光570 nm)。图中a、b、c是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图　　(选填“a”“b”或“c”)。 
6.(2024·河北卷·11(1))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”)。 
7.在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作后插好了4枚大头针，如图甲所示。(1)下列说法正确的是　　。 A.入射角越大，误差越小B.在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面C.实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量D.判断像与大头针是否在同一直线时，应观察大头针的头部
(2)请在图乙中画出完整的光路图。
(3)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=　　　(保留三位有效数字)。 
(4)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作后插好了8枚大头针，如图丙所示。图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和　　(选填“A”或“B”)。