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专题12 光学类实验解答总结
【本专题涉及到的常见的实验】
1、实验：测量玻璃的折射率
2、实验：用双缝干涉测量光的波长
【方法总结提升】
1、实验：测量玻璃的折射率
数据处理方法
（1）计算法：由n＝，算出不同入射角时的n 值，并取平均值．
（2）图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率．
（3）单位圆法：以入射点O 为圆心，作半径为R 的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2
＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝.
2、实验：用双缝干涉测量光的波长
（1）数据处理的方法
①调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1 条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；
②转动手轮，当分划板中心刻线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数
a2；
③相邻两条亮条纹间的距离Δx＝，则由λ＝Δx＝得波长．
（2）注意事项
①实验时应调整光源、单缝、双缝和毛玻璃屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且
相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干
涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量．
②分划板上的中心刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量的误差．
③测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺．
【例题1】“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
1
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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）
【例题2】如图甲所示，张同学用“插针法”测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白
纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心О，在玻璃砖（图中实
线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接О 和P3。图中MN 为分
界面，虚线为法线；B、C 分别是入射光线，折射光线与圆的交点，AB、CD 均垂直于法线
并分别交法线于A、D 点。
（1）张同学在图甲中用刻度尺测得
，
，则玻璃砖的射率
2
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（结果保留两位小数）；若实验中该同学由于视角的原因，在插大头针P3时插的位置稍微
偏左，则测得玻璃砖的折射率将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）如图乙所示，同班的李同学将圆心为О、半径为R 的另一块半圆形透明介质置于水平
桌面上，光线从Р 点垂直分界面入射后，恰好在透明介质的圆形弧面发生全反射。经测量
发现
，则透明介质的折射率为 。已知真空中的光速为c，李同学通过分析认
定光在该透明介质中传播的速度为 。
【例题3】．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”）
【例题4】某同学在家里进行小实验，他先点燃蜡烛将无色玻璃片熏黑，再用刀片在玻璃
片上笔直划过，这样便得到了单缝和不同间距双缝的缝屏。将所得到的缝屏以及激光笔、
光屏等利用铁架台组装成图甲所示的装置，用于研究光的衍射和干涉。
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（1）某次实验时，在光屏上观察到如图乙所示的明暗相间的条纹，则该同学所安装的缝屏
是 （选填“单缝”或“双缝”）；
（2）该同学利用装置进行双缝干涉实验时，在光屏上观察到的条纹如图丙所示，由刻度尺
读出A、B 两亮纹间的距离x= cm；测得缝屏上双缝间的宽度d=0.150mm，双
缝到光屏间的距离L=1.50m，则该激光的波长λ= m（结果保留3 位有效数字）；
（3）为使光屏上观察到的条纹更密集，可采取的操作是 。
A．换用双缝间距更大的缝屏
B．增大缝屏与光屏之间的距离
C．增大激光源与缝屏之间的距离
1．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：
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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。
2．如图，在“测量玻璃的折射率”的实验中，当光线AO 以一定入射角穿过两面平行的玻
璃砖时，通过插针法找到跟入射光线AO 对应的出射光线
，从而确定玻璃中的折射光线
。
（1）在图中标记了四个角，分别为
、
、
、
，则玻璃的折射率
。
（2）下列措施中，能减小实验误差的是 。
A．玻璃砖界面
与
间的距离越小越好
B．入射角不能太小
C．大头针应竖直地插在纸面上
D．针
与
、
与
的间距要适当远些
E．针
与
、
与
的间距要适当近些
3
6．
7．某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图甲，并在入射光线
AO 上插上大头针
、
，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上
和
大头针，便能
确定光在玻璃砖中的折射光线。
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（1）确定
位置的方法正确的是 ；
A．透过玻璃砖，
挡住
的像
B．先插上
大头针，在靠近玻璃砖一侧
挡住
的位置
C．透过玻璃砖观察，使
挡住
、
的像
（2）经过多次测量作出
（
为光线AO 对应的折射角）的图像如图乙，玻璃
砖的折射率为 （保留三位有效数字）
（3）若该同学在确定
位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把
位置画的偏左了一些，
则测出来的折射率 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）该同学突发其想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC 来做实验，两者的AC 面是平行放置
的，插针
、
的连线垂直于AB 面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是
。
A．
B．
C．
D．
4．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
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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”）。
5．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验装置如图甲所示
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（1）某次测量中，分划板中心刻线对齐某一条亮纹的中心时，游标卡尺的游标尺位置如图
乙所示，该读数为 mm；
（2）下列说法中正确的是 （填选项前的字母）；
A．去掉滤光片后，光屏上的干涉条纹消失
B．去掉单缝后，光屏上仍然呈现清晰的干涉条纹
C．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上得到清晰的干涉条纹
（3）若双缝间距为d，测出双缝与光屏间的距离L 及n 条亮纹中心间的距离x，则计算该
单色光波长的表达式为λ＝ （用题中所给字母表示）。
6．在“测玻璃的折射率”实验中，某实验小组在白纸上放好玻璃砖并已在方格纸中画出玻
璃砖与空气的两个界面a 和b。
（1）该实验小组的同学通过“插针法”确定了四颗大头针的位置，请根据实验原理完善光
路图 ，并标注出入射角i 和折射角γ
（2）根据题（1）测得玻璃的折射率n= （保留三位有效数字）；
（3）若该组某同学在画好界面后，不小心将玻璃砖往上平移了一小段，则他测得的折射率
将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
7．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P1、P2和P3、P4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O 点为圆心，
OA 为半径画圆，交
延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直法线的直线，与法线的交点
分别为B 点和D 点，如图2 所示。用刻度尺测得AB 的长度为x1，CD 的长度为x2，则玻璃
砖的折射率n= （用x1，x2表示）。
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（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θ1、θ2，作出
的图像，如图3 所示，则此玻璃砖的折射率n= 。
（4）若该同学在确定P4位置时，不小心把P4位置画得偏左了一些，则测出来的折射率
。（选填“偏大”“偏小”“不变”）
8．某同学测量玻璃的折射率。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P 点水平入射，到达bc 面上的Q 点后折射出玻璃
砖，用大头针在白纸上标记P 点、Q 点和激光笔出光孔S 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，做ab 界面的法线PM 和光线
PQ 的反向延长线PN，过法线上的M 点分别做PS 和PN 的垂线，垂足分别为点A 和点B，
如图甲所示；
③用刻度尺测量MA 和MB 的长度和
，MA 的长度读数如图乙所示，
cm，测
得
为
。
（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖的折射率表达式为
，由测得的数据可
得折射率n 为 （结果保留3 位有效数字）。
（4）为了减小实验的相对误差，下列说法正确的是 。
A．选取点M 尽量靠近入射点P
B．选取点M 尽量远离入射点P
C．选取ab 界面的入射角尽量大些
D．选取ab 界面的入射角尽量小些
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9．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图1，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是 。
A．若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量
B．为减少测量误差，
的连线与法线
的夹角应尽量小些
C．为了减小作图误差，
和
的距离应适当取大些
D．
界面一定要与
平行，否则会有误差
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度
（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
（3）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的
图像如图2 所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于 。
（4）如图3 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
面到图中虚线位置，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”）。
10．小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验，
（1）其中部分器材如下：
A．白炽灯 B．凸透镜
C．单缝片 D．滤光片
10
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E.测量头 F.双缝片
将以上器材安装在光具座遮光筒上时，自光源起合理的顺序是（填字母）：
A、B、 、 、F、E。
（2）某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测
量，下列方法能够使条纹亮度增加的是 。
A．增加光源的功率
B．将毛玻璃换成透明玻璃
C．调节测量头的位置
（3）下列图示中条纹间距表示正确的是 。
（4）如图所示是小沈同学改为参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图
甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次
实验中 。
A．单缝与双缝的间距一定较大
B．光强度较小
C．光源到双缝的距离较大
D．双缝到光传感器的距离可能较小
11．（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是 。
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A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量小些
C．为了减小作图误差， P3和P4的距离应适当取大些
D．若P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就
看不到P1、P2的像
（2）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的
图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是 。
12．某同学利用防水激光笔、长方体透明水槽、圆规和刻度尺等测定水的折射率，实验过
程如下：
（1）将水槽平放在水平桌面上，防水激光笔固定在水槽中的S 处。
（2）①如图甲所示，用激光笔靠近水槽前侧面发出一细束激光，在激光传播光路上选取两
个点O 和A，并用记号笔在水槽前侧面上记下O、A 两点的位置。
②保持激光笔位置和发射激光束的方向不变，在水槽中慢慢注入清水，使水面恰好到达O
点处，在水面上方的激光传播光路上选取B 点，用记号笔在前侧面上记录B 点的位置。
③如图乙所示，用直尺在水槽前侧面上过O 点做竖直线
，分别连接
和
得到加水
前后激光的出射光线。
④以O 点为圆心，用圆规在水槽前侧面上做辅助圆，分别交
和
于
点和
点，再分
别过
点和
点做竖直线
的垂线，垂足分别为E 点和F 点。
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⑤分别用刻度尺测量线段
的长度
和
的长度
，其中
，
的读数如图
丙所示，则
。
（3）利用所测的物理量，水的折射率可表示为
，由测得的数据计算水的折射
率
（结果保留三位有效数字）。
（4）为了减小实验测量误差，下列实验操作正确的是 （填正确答案标号）。
A．选取A 点和B 点时应该尽量靠近O 点
B．应该尽量使激光束处于竖直面内
C．激光在水面处的入射角越大越好
D．辅助圆的半径应该尽量大些
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