文档内容
考点 66 光学实验
（核心考点精讲精练）
1. 5年真题考点分布
2023·海南卷·T14
2023·广东卷·T11
2022·海南卷·T12
光学实验
2021·浙江6月选考·T17(2)
2019·天津卷·T9(2)
2019·全国卷Ⅱ·T34(2)
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】近几年高考主要考查：实验原理、方法和注意事项
【备考策略】
1.掌握测量折射率的原理及方法.
2.会用插针法测量玻璃的折射率．
3.掌握由Δx＝λ测量光的波长的原理，并会测单色光波长.
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．
【命题预测】
要特别注意光学拓展实验
考向 1 实验：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θ 透过一块两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO
1
对应的出射光线O′B，从而画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO′，求出折射角θ ，再根据n＝或n＝计
2
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、三角板、铅笔．
3．实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上．
(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线MM′.
(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P、P 两根大头针．
1 2
(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P 的像被P 的像挡住，然后在眼睛这
1 2
一侧插上大头针P，使P 挡住P 、 P 的像，再插上P，使P 挡住P 、 P 的像和 P .
3 3 1 2 4 4 1 2 3
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 、P 的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得到
3 4
线段OO′.
(7)用量角器测量入射角θ 和折射角θ，并查出其正弦值sin θ 和sin θ.
1 2 1 2
(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θ 和折射角θ，并查出其正弦值sin θ 和sin θ.算出不同入射角时的，并取平均值．
1 2 1 2
(2)图像法
改变不同的入射角θ ，测出不同的折射角θ ，作sin θ －sin θ 的图像，由n＝可知图像应是过原点的直线，
1 2 1 2
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，如图所示，sin θ ＝，sin θ ＝，OE＝OE′＝R，则n＝
1 2
＝.只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.
5．注意事项
(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P 和P 之间、P 和P 之间、P 与O、P 与O′之间距离要
1 2 3 4 2 3
稍大一些．
(2)入射角θ 不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．
1
(3)操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
(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．（2023·海南·统考高考真题）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S 处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S 处，回答下列问题：
1 2
（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 = l，OA = l，SS= l，则折射率n = （用l、l、l 表示）；
1 2 1 2 3 1 2 3
（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则SS 间的距离会 （填“变大”，“变小”或“不变”）
1 2
【答案】 变小
【解析】（1）根据题意画出光路图如下图所示
（2）设光线入射角为θ、折射角为α，则在C点根据折射定律有
nsinθ = sinα
由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则
SS= CB
1 2
根据几何关系可知联立解得
（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SS 间的距离变小。
1 2
（2023·安徽芜湖·统考二模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，a和a′分别是
玻璃砖与空气的两个界面，如图（a）所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P 和P ，然后在另一侧透过
1 2
玻璃砖观察，并插上大头针P ，使其挡住P 、 P 的像；接着插上大头针P ，使其挡住P 、P 和P 的像，
3 2 1 4 3 2 1
用“·”表示大头针的位置，这样大头针P、P 就确定了射入玻璃砖的光线。
1 2
（1）根据以上信息，请在图（a）中画出光路图 。
（2）正确做出光路图后，测量a分界面上的入射角i和折射角r。多次改变入射角，测得多组入射角和折
射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图（b）所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率
n= （保留两位有效数字）。
（3）如图（c）所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图
中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将 （填“偏大”“偏小”
或“不变”）。【答案】 1.5 偏大
【解析】（1）画出的光路图如图所示
（2）根据折射定律
所以
根据图像得
解得
（3）如图（c）所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图
中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，入射角i不变，导致折射角r偏小，则所测得的折射
率将偏大。考向 2 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，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝
到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ＝Δx.
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，使单缝与双缝平行，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 a ，将该条纹记为第1条亮条纹；转
1
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a.
n
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＝Δx.
(3)计算多组数据，求λ的平均值．
4．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．
（2021·浙江·高考真题）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是 。(单选）
A．旋转测量头 B．增大单缝与双缝间的距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是 (单选）
A．减小单缝与光源间的距离 B．减小单缝与双缝间的距离
C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大双缝与测量头间的距离
【答案】 C D
【解析】①若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不
平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。
故选C。
②根据
可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d；
故选D。
（2023·北京西城·北京八中校考三模）某同学利用如图所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，光源
正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。
①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，此时手轮上的示数如图甲所
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，记下此时如图乙所示的手轮上的
示数为 mm；
②若相邻亮纹的间距为 ，双缝与屏的距离为 ，双缝间距为 ，则求得光的波长m。（结果保留三位有效数字）
【答案】 13.870
【解析】（1）①螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图甲所示的手轮上的示数为
图乙所示的手轮上的示数为
②条纹间距为
根据条纹间距公式可得
【基础过关】
1．（2023·辽宁沈阳·东北育才学校校考一模）利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距 ，
双缝到光屏间的距离 ，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。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 。
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝
（2）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所示，分划板在图中 A、B位置时游
标卡尺读数也如图中所给出，则：①分划板在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距 。
②该单色光的波长 m。
【答案】 B 0.75
【解析】（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距，由公式
A．将单缝向双缝靠近，不改变条纹间距，故A错误；
B．将屏向靠近双缝的方向移动， 减小，则条纹间距减小，故B正确；
C．将屏向远离双缝的方向移动, 增大，则条纹间距增大，故C错误；
D．使用间距更小的双缝，则条纹间距增大，故D错误。
故选B。
（2）①10分度游标卡尺的精确值为 ，由图可知
则相邻两条纹间距为
②根据
可得该单色光的波长为
2．（2023秋·山西·高三忻州一中校联考开学考试）“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求
安装在光具座上，并选用缝间距 的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离
。然后，接通电源使光源正常工作。
（1）“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图 1所示。光具座上a、b、c处放置的光学元件依次为
（选填选项前字母）。
A．滤光片 双缝 单缝 B．滤光片 单缝 双缝
C．单缝 滤光片 双缝 D．双缝 滤光片 单缝
（2）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图2中所示，则
①分划板在图中 A位置时游标卡尺的读数为 mm，在 B位置时游标卡尺读数为
mm，相邻两条纹间距 mm；
②该单色光的波长 m（保留两位有效数字）
【答案】 B 11.1 15.6 0.75 6.0×10-7
【解析】（1）器材从左到右的安装顺序为光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、像屏。
故选B。
（2）①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为
在B位置时游标卡尺读数为
相邻两条纹间距
②根据
可得
代入数据可得
3．（2023秋·广西南宁·高三南宁市武鸣区武鸣高级中学校考开学考试）某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的
折射率（如图所示），实验的主要步骤如下：
A．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系 ，在白纸上画一条线段AO表示入射光线；
B．把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边 与Ox轴重合，且圆心恰好位于O点；
C．在AO线段上竖直地插上两枚大头针 、 ；D．在坐标系的 的区域内竖直地插上大头针 ，并使得从 一侧向玻璃砖方向看去， 能同时挡住
和 的像；
E．移开玻璃砖，作 连线，用圆规以O点为圆心画一个圆（如图中虚线所示），此圆与AO线交点为
B，与 连线的交点为C，测出B点到x、y轴的距离分别为 、 ，C点到x、y轴的距离分别为 、 。
(1)根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式为： ；
(2)若实验中该同学在 的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到 、 像，其原因可能是：
。
(3)该同学用平行玻璃砖做实验如图所示。
A．他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面 和 后，不小心碰了玻璃砖使它向 方向平移了少许，如图
所示，则他测出的折射率将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）；
B．他在画界面时，不小心将两界面 、 间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率
（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 确定的光在 介面上入射角太大，发生了全反射 不变 偏小
【解析】(1)设光线在x轴上的入射角为i，折射角为r，玻璃砖的半径为R，根据数学知识得
则此玻璃折射率测量值的表达式为
(2)若实验中该同学在 的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到 、 像，其原因可能是：
确定的光在 介面上入射角太大，发生了全反射；为能透过玻璃砖看到 、 ，他应在重新画线段AO时
使AO与y轴间的夹角减小；
(3)如下左图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比
较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，测得的折射率将不变。
如下右图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入
射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由
可得，折射率测量值偏小。
4．（2023·海南·统考模拟预测）某同学做测定玻璃的折射率实验。
（1）实验室提供了图1所示的两块表面平行的玻璃砖A和B，玻璃砖两表面的间距 ，实验时应选
（填“A”或“B”）。
（2）实验步骤如下：
A．如图2，在白纸上放好玻璃砖，描出玻璃砖的两个边a和 ；
B．在玻璃砖的一侧同一直线上插两个大头针 、 ， 所在直线作为入射光线；
C．在另一侧透过玻璃砖观察，依次插上大头针 和 ，插 时，应使 挡住 （填“ ”、
“ ”、“ 和 ”）的像，同样插上 ， 确定了从玻璃砖射出的光线；
D．在白纸上描出光线的径迹，测量相应的角度，计算玻璃的折射率n。
【答案】 B 和
【解析】（1）为了使折射光线的方向画得较准确，减小实验误差，应使入射点与出射点距离稍大一些，
则玻璃砖应选宽一些的。
故选B。
（2）在另一侧透过玻璃砖观察，依次插上大头针 和 ，插 时，应使 挡住 和 的像。5．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）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，S ，S 为双缝，屏上会出现明暗相间的干涉条纹。若
1 2
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
【答案】 2.190 B
【解析】（1） 对准第1条亮纹中心时手轮的读数为
对准第4条亮纹中心时手轮的读数为
相邻两亮条纹的间距为根据
得波长为
（2） A．实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S、S 的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，A
1 2
错误；
BC．对于中央亮纹来说，从单缝S经过S、S 到中央亮纹的路程差仍等于0
1 2
那么
则中央亮纹O的位置略向向上移动，故B正确，C错误。
故选B。
6．（2023·海南·统考模拟预测）某小组的甲、乙同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，如图1所示。
（1）为了减小实验误差，下列操作正确的是 。
A．必须选择边界平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．没有刻度尺时，可以将玻璃砖界面当尺子画界线
D．大头针 和 之间的距离应适当大些（2）甲同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以 点为圆心， 为半径画圆，
交 延长线于 点，过 点和 点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为 点和 点，如图2所示。
用刻度尺测得 的长度为 的长度为 ，则玻璃砖的折射率 （用测量的字母表示）。
（3）乙同学正确操作后，在实验中多次改变入射角，测出多组相关角度 ，作出 的图像，
如图3所示，则此玻璃砖的折射率 。
【答案】 D 1.51
【解析】（1）A．作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误；
B．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，可减小相对误差，效果会更好，故B错误；
C．没有刻度尺时，将玻璃砖界面当尺子画界线会增大实验误差，故C错误；
D．大头针 和 及 和 之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，效果会好些，故D正确。
故选D。
（2）根据题意，由几何关系可知
则玻璃砖的折射率为
（3）根据图1，由折射定律可得，折射率为
整理可得
结合 的图像可得解得
7．（2023·广东茂名·茂名市电白区电海中学校考一模）长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银（光线不能透
过），现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如题图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的
白纸上，镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线 和 ，其中 侧为镀银面。
然后在白纸上竖直插上两枚大头针 。
（1）准备插第三枚大头针时，应在 侧观察（选填“ ”或“ ”）；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应 ；
A．只挡住 的像 B．只挡住 的像
C．同时挡住 和 的像
（3）插完所需大头针，补全光路。题图乙为光路的一部分， 均为光路上的点，过 作直线 的
垂线，垂足分别为 ，已知图中 ，则玻璃砖的折射率可表示为 。
A． B． C． D．
【答案】 C A
【解析】（1）确定第三枚大头针P 位置的作图方法：由于 表面镀银，只能反射，所以光路为：入射
3
光线、经过 的折射光线、经过 的反射光线、再次经过 的折射后的出射光线，作出此光路，即
可标出P 的位置，则
3准备插第三枚大头针时，应在 侧观察；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住 和 的像，故选C。
（3）根据折射定律可得
故选A。
8．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨市第六中学校校考一模）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，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（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；然后光具
座上先放置b 和c ，再放置a （选填“双缝”“单缝”“滤光片”），就可以观察到单
色光的双缝干涉图样。
（2）实验中已知双缝间的距离d＝0.3 mm，双缝到光屏的距离L＝1.2 m，某种单色光照射双缝时，用测量
头测量条纹间的宽度：先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
手轮上的示数如图甲所示为 mm；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，此时手轮上的示数如图乙所示为 mm，则这种单色光的波长为 m（结果保留两位有
效数字）。
（3）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮纹中心间距 （选填“增大”“减
小”或“不变”）。
【答案】 单缝 双缝 滤光片 2.331/2.332/2.333 15.325/15.326/15.327
减小
【解析】（1）观察单色光的双缝干涉图样实验中，通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过
双缝获得相干光，故光具座上先放置b单缝和c双缝，再放置a滤光片，就可以观察到单色光的双缝干涉
图样。（2）由图甲可知示数为
2mm+0.331mm=2.331mm（2.331~2.333mm都正确）
由图乙可知示数为
15mm+0.325mm=15.325mm（15.325~15.327mm都正确）
由 得
（3）若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则 减小，由 可知相邻亮纹中心间距减小。
【能力提升】
9．（2023秋·云南临沧·高三校考开学考试）某物理实验小组按课本习题要求，用下面的方法测量液体的折
射率。
（1）请将下列实验步骤补充完整：
①取一个圆形的软木塞，用游标卡尺测其直径d的示数如图甲所示，则 。
②在它的圆心处竖直插上一根大头针，让软木塞浮在液面上（如图乙所示）。
③调整大头针插入软木塞的深度，使它露在液体里的长度为 ，这时从液面上方的各个方向都恰好看不到
大头针。
（2）写出用d和 求折射率的计算式： 。
（3）若用刻度尺测得大头针露在外面的长度为 ，利用测得的d和 数据，求出液体的折射率
。（最后结果保留三位有效数字）
【答案】 30.1 1.41
【解析】（1）根据游标卡尺的读数规律，该读数为
（2）由于从液面上方的各个方向都恰好看不到大头针，表明恰好发生全反射，根据几何关系有
根据临界角与折射率的关系有解得
（3）根据上述，代入给定数值有
10．（2023秋·山西运城·高三统考开学考试）利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距 d=0.4mm，双
缝到光屏的距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹，测量了第1条至第6条亮纹之间的距离，
游标卡尺的示数分别如下图所示。
（1）分划板在第1条亮纹位置时，游标卡尺读数为 mm，在第6条亮纹位置时，游标卡尺读数
为 mm；
（2）该单色光的波长为λ= m（保留三位有效数字）；
（3）关于该实验，下列说法正确的是
A．若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将变小
B．若想减少从目镜中观察到的条纹个数，可以将屏向靠近双缝的方向移动
C．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向靠近双缝的方向移动
【答案】 11.1 15.5 7.04×10-7 A
【解析】（1）10分度游标卡尺的精确值为 ，由图可知分划板在第1条亮纹位置时，游标卡尺读数为
在第6条亮纹位置时，游标卡尺读数为
（2）根据
又
联立可得该单色光的波长为（3）根据
A．若改用频率较高的单色光照射，则波长变小，得到的干涉条纹间距将变小，故A正确；
B．若想减少从目镜中观察到的条纹个数，则应使 增大，可以将屏向远离双缝的方向移动，故B错误；
C．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应使 减小，可以将屏向靠近双缝的方向移动或者减小双缝
间距；将单缝向靠近双缝的方向移动，不会改变 ，故C错误。
故选A。
11．（2023秋·广东·高三校联考开学考试）某实验小组要测量某透明液体的折射率，他们找到一个底面直
径为d、高为 的圆柱形薄玻璃槽，然后给槽内加满某种液体，O为液面的中心，光屏紧贴玻璃槽右侧面
竖直放置。
（1）开始时，用一红色激光笔从槽底A点沿 方向射出一细光束，光束与液面呈60°角，恰好在光屏上
的B点接收到光束，用刻度尺测出 B点到槽边缘 D点的距离为 ，则该种液体对红光的折射率
。
（2）若在（1）中改用绿色激光笔照射，其他条件不变，则光斑往 B点 （填“正上方”，
“正下方”，或“不”）移动。
（3）如果将红色激光笔移动到槽边缘C点，光束仍对准O点射出时，能否在液面上方接收到光束？请说
明理由： 。
【答案】 正下方 不能，光束恰好在O点处发生了全反射
【解析】（1）光路如图所示：，
所以
液体对红光的折射率
（2）因为绿光的折射率大于红光，在液体介质中，入射角相同的情况下，绿光的折射角更大，所以光斑
应该向B点正下方移动。
（3）将光源移动到槽边缘C点入射时，设入射角为
可得
恰好发生全反射时
所以
此时入射角 ，光束恰好在O点处发生了全反射，所以液面上方不能接收到光束。
12．（2023秋·青海西宁·高三校考开学考试）如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从
标尺上读出某条亮纹的位置。图中所示的读数是 mm。
若缝与缝间相距d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为 Δx，则光的波长表示为λ=
（字母表达式），某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d=0.20 mm，L=700 mm，
测量Δx的情况如图所示。由此可计算出该光的波长为：λ= m。【答案】 5.24
【解析】从图中可以看出，主尺示数为5 mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为
12×0.02 mm=0.24 mm
图中的游标卡尺的示数为
5 mm+0.24 mm=5.24 mm
由干涉条纹间距的计算公式 ，解得光的波长表达式为
由图中可以求出条纹间距为
又d=0.20mm=0.0020m，L=700mm=0.7m，代入数据解得光的波长为
13．（2023春·安徽安庆·高三安徽省宿松中学校联考开学考试）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 的实线所示。
（2）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 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。
请帮他们完成下列实验内容：
（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BC界面发生折射时，入射光线与BC边夹角为 、折射光线与BC边
夹角为 ，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”）。
【答案】 见解析 小于
【解析】（1）根据实验原理，由折射定律和反射定律，画出光路图，如图所示
（2）根据题意，由折射定律可得，折射率为
（3）若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，实际光路图如图所示
由图可知，测量的 角偏小，则测得的折射率小于真实值。
14．（2023秋·山东德州·高三统考期末）如图甲所示装置中的光源发出某种单色光，某实验小组用该装置
观察光的干涉图样，然后进一步测量其波长。
（1）对图甲中a、b两处各自放入的光学器件，以下说法正确的是 。
A．a处放单缝，b处放双缝 B．a处放双缝，b处放单缝C．单缝和双缝都放在a处 D．单缝和双缝都放在b处
（2）他们把测量头安装好，通过测量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竖
线不平行，如图乙所示。若要使两者平行，该同学应如何调节 。
A．仅旋转透镜 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头
（3）装置所用双缝间的间距为0.2mm，双缝与毛玻璃屏的距离为80cm，转动手轮，使分划板中心刻线与
某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定义为第 1 条亮条纹，此时手轮上的读数如图丙所示，读数为
mm，然后继续转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的读数如图丁所示。
（4）此单色光的波长为 nm（结果保留三位有效数字）。
【答案】 A D 2.330 652
【解析】（1）因为双缝干涉实验是让单色光经双缝在光屏上形成干涉图样，所以先经单缝形成相干光，
在经双缝形成干涉条纹，因此a处放单缝，b处放双缝。
故选A。
（2）旋转测量头，分划板的竖线随之旋转，可使分划板的竖线与亮条纹平行。
故选D。
（3）由图丙可知，不动刻度的读数为2mm，可动部分的读数为
33.0×0.01mm=0.330mm
此时手轮上的读数为
2mm+0.330mm=2.330mm
由图丁可知，不动刻度的读数为15mm，可动部分的读数为
37.5×0.01mm=0.375mm
此时手轮上的第6条亮条纹读数为
15mm+0.375mm=15.375mm
（4）由干涉条纹间距公式 ，又有
解得
15．（2023·全国·模拟预测）某同学用如图所示装置做“用双缝干涉测光的波长”实验。（1）下列说法正确的是 ；
A．英国物理学家麦克斯首先成功地观察到了光的双缝干涉现象
B．仅撤去单缝屏，光屏上双缝干涉的条纹仍然存在
C．图中的a、b、c三个元件可以分别为滤光片、单缝屏、双缝屏
D．只要白炽灯、滤光片、双缝屏、单缝屏都沿着遮光筒的轴线放置，就可以在光屏上成功观察到清晰的
干涉条纹
（2）该同学用蓝色滤光片成功地观察到了如图乙所示的干涉条纹，若仅将滤光片换成红色，其他元件及
位置都不动，他将看到的条纹是下图中的 ；
A． B．
C． D．
（3）该同学某次实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条
纹，此时手轮上的示数记为 ，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，记
下此时手轮上的示数为 ，已知双缝间距为 ，单缝与双缝的距离为 ，双缝到光屏的距离为 ，
则入射光波长的表达式为 。
【答案】 C C
【解析】（1）A．英国物理学家托马斯·杨首先成功地观察到了光的双缝干涉现象，故A错误。
B．发生双缝干涉的条件是频率相同、相位差恒定，仅撤去单缝屏，不能获取相干光源，所以光屏上双缝
干涉的条纹不存在了，故B错误。
C．为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，为得到相干光源，单缝右边要有双缝。故C正
确。
D．从左到右，只有按白炽灯、滤光片、单缝屏、双缝屏这样的顺序沿遮光筒的轴线放置，才可以在光屏
上成功观察到清晰的干涉条纹，故D错误。
故选C。
（2）AC．红光的波长比蓝光的长，根据分析知，红光的干涉条纹间距比蓝光的大，故A错误，C正确。
BD．双缝干涉条纹是均匀的条纹，故BD错误。
（3）由题意可知，双缝干涉条纹的间距为
根据
得
16．（2023秋·广东深圳·高三统考期末）某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固
定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度 。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙
所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离 mm。通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离
，已知 （ 为相邻两条亮纹间的距离）由此则可以计算该激光的波长 m。如
果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 65.0 变小
【解析】刻度尺的最小刻度值为1mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为
9.00cm-2.50cm=6.50cm=65.0mm
相邻两条亮纹间的距离知
由 可得如果用紫色激光重新实验，由于紫色激光的波长较小，由 可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变
小。
17．（2023·广东广州·华南师大附中校考三模）在利用“双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距为d，
双缝到光屏间的距离为L，在调好实验装置后，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹，当分划板在图中B
位置时，对应游标卡尺读数如图，则：
（1）分划板在图中B位置时游标卡尺读数 mm；
（2）若分划板在图中 A 位置时游标卡尺读数为 ，则该单色光的波长的表达式为
（用 、 及题中所给字母及必要的数字表示）
（3）若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离，则条纹间距 （填“变宽”或“变
窄”或“不变”）
【答案】 15.5 变窄
【解析】（1）由图可知游标卡尺主尺刻度为15mm，而游标尺为10分度值，精度为0.1mm，游标尺第5
格与主尺刻度对齐，可知游标尺读数为
分划板在图中B位置时游标卡尺读数
（2）由条纹间距公式
结合图示两分划板的位置可知，该单色光的波长为
（3）光的频率与波长之间的关系为
可见，频率越高，波长越短，而由可知，若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离 的情况下，条纹间距将变窄。
18．（2023秋·广东广州·高三广州市真光中学校考开学考试）某同学在利用“插针法”测定一块红色直角
三角形玻璃砖的折射率时发现，由于玻璃的颜色较深，在另一侧很难观测到对侧所插的针。他想到可以用
实验室的红色激光器来完成实验。如图所示，他在木板上固定好白纸，放好玻璃砖，正确作出了界面 、
、 ，然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面 入射。
①由于激光很强，不能用眼睛直接观测，该同学通过在木板上插入被激光照亮的针来确定激光光路，正确
的插针顺序应是( )
A． 、 、 、 B． 、 、 、
C． 、 、 、 D． 、 、 、
②若 与 垂直，用量角器量得图中的 ， ，则玻璃的折射率为( )
A． B． C． D．
③若激光器正常发光，平行木板从玻璃砖 界面垂直射入玻璃砖，如图虚线箭头所示。该同学发现在
一侧始终找不到出射光线，则原因是 ；该同学在 一侧没有找到出射光线，但在 一
侧找到了出射光线，他依然用被激光照亮的针确定了激光在 一侧的出射光线和 一侧的入射光线，
则测量后他 计算出玻璃的折射率。（填“能”或“不能”）
【答案】 B A 激光在MP界面上发生了全反射 能
【解析】①四根针应该先插光路后面的针，否则光被挡住，后面的针无法确定位置，故正确的插针顺序应
是P、P、P、P．故选B。
4 3 2 1
②在MP界面上，光的入射角为i=30°，折射角为r=60°，则玻璃的折射率为
故选A．
③若激光器正常发光，该同学发现在MP一侧始终找不到出射光线，由于是从光密介质到光疏介质，则可
能是激光在MP界面上发生了全反射；入射光线与MN相垂直，在MP一侧没有找到出射光线，说明光线
在MP上发生了全反射，根据几何关系可以求出光线在NP面上的入射，由插针得出折射角，从而由折射率公式可以计算出折射率。
19．（2023·湖南常德·常德市一中校考模拟预测）某同学利用如图1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0.4mm，测得屏与双缝间的距离为0.5m，用某种单色光实验得到
的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则A位置对应的读数
为 mm。B位置对应的读数为15.6mm，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3所示，在这种情况测量相邻条纹间
距 ，则波长 的测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。
【答案】 AC/CA 10.9 624 大于
【解析】（1）A．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，双缝与逃光筒不
共轴所致，故A正确；
BC．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；
D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距 将减小，根据相邻亮条纹间的距离为 可知，应使用间距更大的双缝；而d减小，会使条纹间距 变大，故D错误。
故选AC。
（2）该游标卡尺的精度为 ，则在A位置时游标卡尺读数为
相邻条纹间距
由 可得所测单色光的波长为
（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 时，将
导致测量值 大于实际值，由 可知， 的测量值也将大于实际值。
20．（2023·湖北·校联考模拟预测）在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中：
（1）在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中，其实验光路图如下图所示，对实验中的一些
具体问题，下列说法正确的是 。
A．为减小作图误差， 和 的距离应适当小一些
B．为减小测量误差， 和 连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C．为减小误差，应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D．实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动，可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置
（2）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面 和 后，不小心碰了玻璃砖使它向 一侧平移了少许，
如图2所示，他随后实验测出的折射率。 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（3）乙同学在画界面时，不小心将两界面 、 间距画得比玻璃宽度大些（ 仍然与 平行），如
图3所示，他随后实验测得的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（4）丙同学在画界面时，不小心将界面 画歪了一些，如图4所示，他随后实验测得的折射率 。
【答案】 BC/CB 不变 偏小 见解析【解析】（1）A．为减小作图误差， 和 的距离应适当大一些，A错误；
B． 和 连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些，折射现象根明显，误差较小，B正确；
C．宽度较大的玻璃砖，光在玻璃砖中的路程长，入射点与出射点距离较大，确定角度越准确，误差越小，
C正确；
D．不可用玻璃砖代替尺子，应沿玻璃砖描点后，用尺子画出玻璃砖界面，D错误。
故选BC。
（2）根据题意，如图
入射角与折射角没有误差，测量的折射率不变。
（3）根据题意，如图
入射角不受影响，当折射角的测量值大于真实值，根据
因此测得折射率偏小。
（4）画出的界面与真实界面存在交点，左侧界面宽度变小，若光线从左侧出射，则测得折射率偏大；若
从交点出射，测得折射率不变，；若从右侧出射，测得折射率偏小。故不能准确说明测得折射率误差，视
情况而定。
【真题感知】
21．（2023·广东·统考高考真题）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 点水平入射，到达 面上的 点后反射到 点射出．用大头针
在白纸上标记 点、 点和激光笔出光孔 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 连线的延长线与 面的边界交于 点，
如图（a）所示③用刻度尺测量 和 的长度 和 ． 的示数如图（b）所示， 为 。测得 为
（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式 ；由测得的数据可得折射率 为
（结果保留3位有效数字）
（4）相对误差的计算式为 。为了减小 测量的相对误差，实验中激光在
点入射时应尽量使入射角 。
【答案】 2.25 1.51 稍小一些
【解析】（2）③刻度尺的最小分度为0.1cm，由图可知， 为2.25cm；
（3）玻璃砖折射率的表达式
带入数据可知
（4）相对误差的计算式为 ，为了减小 测量的相对误差，实验中 要
尽量稍大一些，即激光在 点入射时应尽量使入射角稍小一些。
22．（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
【解析】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
23．（2021·浙江·统考高考真题）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】
【解析】光路图如图所示根据折射定律可知 。
