文档文本内容
第58 讲 光学实验
目录
01 考情解码·命题预警..........................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................4
考点一 实验：测量玻璃的折射率 .............................................4
知识点1 实验：测量玻璃的折射率.........................................................................................................4
考向1 教材原型实验...................................................................................................................................6
考向2 扩展创新实验........................................................................................................................10
考点二 实验：用双缝干涉测量光的波长 .....................................12
知识点1 实验：用双缝干涉测量光的波长..........................................................................................12
考向1 教材原型实验........................................................................................................................14
考向2 探索创新实验................................................................................................................................17
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................19
常考考点
真题举例
实验：测量玻璃的折射率
————————
实验：用双缝干涉实验测量光的波长
————————
考情分析：
1. 实验：测量玻璃的折射率在高考物理考查的次数较低，主要出现在实验题和选择题中，常结合几何关
系和折射定律综合考查。实验：用双缝干涉实验测量光的波长在高考物理的考查频次较低，主要出现在选
择题、实验题中，电磁波，光的干涉，光的衍射等知识综合考查。
2．从命题思路上看，考查方向为
基本知识考查：折射定律，测量玻璃的折射率的操作，杨氏双缝干涉实验的实验操作，光的波长的计算，
亮条纹间距的测量；
常见模型考查：长方形玻璃砖，三角形玻璃砖，圆形玻璃砖，实验：用双缝干涉实验测量光的波长；
3．从命题思路上看，试题情景为
学习探究类：激光测量液体的折射率，单缝+平面镜实验。
复习目标：
目
一：
标
掌握测定折射率的原理及方法。
目标二：能用插针法测定玻璃的折射。
目标三：掌握由Δx＝λ 测光的波长的原理，并能测单色光波长。
目标四：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。
考点一 实验：测量玻璃的折射率
知识点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θ1穿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
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θ2，再根据n＝sin θ1
sin θ2
或n＝PN
QN
' 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被P2挡住，然后在眼睛这一侧插上
大头针P3，使P3挡住P1、
P 2的像，再插上P4，使P4挡住P1、
P 2 的像和
P 3。
(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O'B 及出射点O'，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。算出不同入射角时的n＝sin θ1
sin θ2
，
并取平均值。
(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 θ1
sin θ2
可知图像应是过原点的直线，
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 θ1＝EH
OE ，sin θ2＝E' H '
OE' ，OE＝OE'＝
R，则n＝sin θ1
sin θ2
＝EH
E' H ' 。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确定入射光线、出射光线时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
离要稍大一些。
(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。
考向1 教材原型实验
例1 （2025·黑龙江大庆·模拟预测）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，
和
分
别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示在玻璃砖的一侧插上两枚大头针
和
，用“×”表示大头针的位
置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针
和
。
(1)在插
和
时，应使________。
A．
只挡住
的像
B．
只挡住
的像
C．
同时挡住
、
的像
(2)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是________。
A．选择的入射角应尽量小些
B．选用粗的大头针完成实验
C．大头针
和
及
和
之间的距离适当大些
(3)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
出光路图如图所示。由此可知，此玻璃砖中 （选填“红光”或“绿光”）折射率大。
【答案】(1)C
(2)C
(3)绿光
【详解】（1）在插
和
时，
需要同时挡住
、
的像，才能保证大头针在同一光路中，故选C。
（2）A．为取得较好的实验效果，选择的入射角应尽量大些，便于测量，故A 错误；
B．大头针要细一些，这样误差较小，故B 错误；
C．同时大头针
和
及
和
之间的距离适当大些，这样光路图画得更准确，故C 正确。
故选C。
（3）如图所示，根据折射定律
，两束光的入射角相同，绿光的折射角更小，即绿光的折射率更
大。
【单位圆法】【变式训练1·变考法】（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）测量玻璃的折射率的实验中
(1)如图甲所示，某同学用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率，先将白纸平铺在木板上并用图钉
固定，再在白纸上确定玻璃砖的界面
，然后把玻璃砖平放在白纸上，确定玻璃砖的界面
。
为直线
与
的交点。在直线
上竖直地插上
两枚大头针，该同学接下来完成的必要步骤有_____。
A．插上大头针
，使
挡住
的像
B．插上大头针
，使
挡住
和
的像
C．插上大头针
，使
仅挡住
D．插上大头针
，使
挡住
和
的像
(2)如图乙所示，以
点为圆心、
为半径画圆，与折射光线的交点为
，过
点向界面作垂线，交点为
与
的延长线的交点为
。以
点为圆心、
（设为）为半径画另一圆。则玻璃的折射率
（用
、表示）。
(3)现有折射率为
的玻璃砖且上、下表面不平行，玻璃砖截面如图丙所示。若用激光从上表面入射，
当入射角
从0 逐渐增大到
时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失，则此玻璃砖上、下表面的夹角
。
【答案】(1)BD
(2)
(3)
【详解】（1）该同学接下来完成的必要步骤有：插上大头针
，使
挡住
和
的像；插上大头针
，
使
挡住
和
的像。
故选BD。
（2）由折射定律，玻璃的折射率
（3）
光路图如上，由折射定律
，
玻璃砖下表面的出射光线恰好消失
，
有几何关系
则此玻璃砖上、下表面的夹角
【图像法】【变式训练2·变考法】（2023·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，某实验小组的同学在“测
量玻璃的折射率”实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，将玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上
确定玻璃砖的界面
和
。O 为直线AO 与
的交点。在直线AO 上竖直地插上
、
两枚大头针。
（1）选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号 。
A．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
仅挡住
的像
B．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
挡住
的像和
的像
C．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
仅挡住
D．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
挡住
、
的像和
的像
（2）过
、
作直线交
于
，连接
。完成以上步骤后，实验小组内的同学采用不同的方式测量
玻璃的折射率：
①甲同学过O 作直线
垂直于
。多次改变入射角
，测出对应的折射角
，建立平面直角坐标系，
作图像如图2 所示，若图像的斜率表示玻璃的折射率，则图像的y 轴、x 轴表示的物理量依次为 。
A．
、
B．
、
C．
、
D．
、
②乙同学如图3 所示，以O 为圆心作圆，与入射光线AO、折射光线
分别交于E、F 点，再过E、F 点
作
的垂线，垂足分别为G、H 点，用刻度尺测得
，
，则该玻璃砖的折射率数
值为 （计算结果保留三位有效数字）。
（3）一位同学在某次实验中，准确地画好玻璃砖的界面
和
后，不慎将玻璃砖向下平移了一些，如
图4 所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值 准确值（选填“大于”、“小于”或
“等于”）。
【答案】 BD B 1.45 等于
【详解】（1）[1]在直线AO 上竖直地插上
、
两枚大头针，然后在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
挡住
的像和
的像，最后在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
挡住
、
的像和
的像；故实验接下
来要完成的必要步骤是：BD。
（2）①[2]根据折射定律可得
可得
可知
图像的斜率表示玻璃的折射率，即图像的y 轴、x 轴表示的物理量依次为
、
。
故选B。
[3]
②
该玻璃砖的折射率为
（3）[4]如图所示
实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时采用的光路图，通过比较发现入射角和折射
角均没有变化，由折射定律可知，折射率的测量值等于准确值。
考向2 扩展创新实验
例1 （2025·浙江绍兴·二模）如图所示，某同学用“尺瞄法”测定三棱镜玻璃的折射率，他在纸上画出三
棱镜界面AB 和AC，画一条与AB 斜交的直线DO1，眼睛对着AC 用直尺M 瞄准它的像，沿直尺画出O2E。
连接O1O2并延长，用圆规截取等长线段O1L 和O1P，过L、P 两点分别作法线NN'的垂线LK 和PQ。
(1)三棱镜折射率为 （用图中线段表示）。
(2)下列哪一项操作可以减小实验误差（ ）
A．O1点离角A 更近一些
B．O1L 和O1P 截取更长一些
C．用更短的直尺来瞄准直线
【答案】(1)
(2)B
【详解】（1）根据折射率定义有
因为
整理得
（2）A．
点离角A 更近一些，会使光线在三棱镜内的光路较短，测量误差相对增大，不利于减小误差，
故A 错误；
B．
截取更长一些 ，在测量线段长度计算 折射率时，相对误差会减小，从而可以减小实验误差，
故B 正确；
C．用更短的直尺来瞄准直线，直尺越短，瞄准过程中产生的角度偏差可能越大，会增大实验误差，故C
错误。
故选B。
【变式训练1】（2024·黑龙江·模拟预测）某同学设计了一种测量半圆柱玻璃砖折射率的方法，该同学的主
要操作步骤如下：
①如图所示，在白纸上画出两条相互垂直的线段ab 和cd，交点标记为O 点；将玻璃砖的圆心与O 点重合，
直径与ab 重合；
②沿aO 射入一束激光；
③以圆心O 为轴，沿逆时针方向缓慢转动玻璃砖，观察从玻璃砖折射出的光线。
(1)若将玻璃砖从图示位置沿逆时针方向转过
角，可能观察到的实验现象有______。（填正
确答案标号）
A．折射光线在ab 上方
B．折射光线在ab 下方
C．折射光线与ab 重合
D．无折射光线
(2)若将玻璃砖从图示位置沿逆时针方向转过α1角时，折射光线恰好出现；从图示位置沿逆时针方向转过α2
角，折射光线恰好消失，已知
。根据以上信息，可得出折射率n=______。（填正确答案
标号）
A．
B．
C．
D．
(3)实验中，当折射角大于85°时，折射光线已十分微弱，不可观测，则通过（2）中表达式测得的折射率相
对真实值 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】(1)AD
(2)B
(3)偏大
【详解】（1）AB．若入射角小于全反射的临界角，根据折射定律可知折射角一定大于入射角，因此折射
光线在ab 上方，故A 正确，B 错误；
CD．若入射角大于或等于全反射的临界角，则折射光线消失，故C 错误，D 正确。
故选AD。
（2）折射光线恰好出现时可测量出临界角为
折射光线恰好消失时可测量出临界角为
两次测量取平均值可得临界角
由临界角
可得
故选B。
（3）根据题意，可得测得的α1偏大，α2偏小，根据
可知测量出的临界角C 偏小，故测得的折射率相对真实值偏大。
考点二 实验：用双缝干涉测量光的波长
知识点1 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＝d
l Δ x 。
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。
3.数据分析
(1)条纹间距Δx＝an−a1
n−1 。
(2)波长λ＝d
l Δx。
(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＝
a
n−1，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。
得分速记
如图甲所示，测量头通常有两种，但都由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动。测
量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，如图乙，记下此时手轮上的读数。
两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。实际测量时，要测出n 个亮条纹间的距离a，再求出相邻两
条亮条纹间的距离Δx＝。
考向1 教材原型实验
例1 （24-25 高三上·内蒙古呼和浩特·开学考试）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双
缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1 条暗条纹中心到第n 条暗条纹中心之间的距离为
，下
列说法正确的是（ ）
A．中央亮纹最亮最宽
B．测得单色光的波长
C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度变宽
D．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
【答案】D
【详解】A．单色光的条纹间距为等宽。所以中央亮纹最亮，中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同，故A 错
误；
B．测得第1 条暗条纹中心到第
条暗条纹中心之间的距离为
，则相邻暗条纹的间距为
又
联立解得单色光的波长为
故B 错误；
C．根据
可知将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变，故C 错误；
D．将屏向远离双缝的方向移动，即变大，根据
可知条纹的宽度增大，从目镜中观察到的条纹个数目减少，故D 正确。
故选D。
【变式训练1】（2023·黑龙江哈尔滨·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
【详解】（1）[1][2][3]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）[4]由图甲可知示数为
2mm+0.331mm=2.331mm（2.331~2.333mm 都正确）
[5]由图乙可知示数为
15mm+0.325mm=15.325mm（15.325~15.327mm 都正确）
[6]由
得
（3）[7]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。
【变式训练2】（2025·辽宁·二模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。
(1)手轮上示数如图乙则此读数为 mm。
(2)下列说法正确的是_____（填标号）
A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行
B．实验中还需测出单缝到光屏的距离
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大
D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1 条暗条纹中心到第
4 条暗条纹中心之间的距离为7.560 mm。则所测单色光的波长为 nm（结果保留三位有效数字）。
(4)若某同学通过目镜，看到如图丙的情形。由于条纹清晰，他没有再进一步进行调节，而是直接进行测量，
并根据公式算出波长，则测量得到的波长和准确值相比是 （选填“偏大”或“偏小”还是
“不变”）。
【答案】(1)0.641/0.642/0.643
(2)AD
(3)630
(4)偏大
【详解】（1）根据螺旋测微器的读法可知，乙图中的读数为
（2）A．实验中，单缝和双缝必须平行，A 正确；
B．根据
可知，不需要测定单缝到光屏的距离，B 错误；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，C 错误；
D．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的
距离将减小，D 正确。
故选AD。
（3）由题可知，相邻条纹间距
根据
解得
（4）由题可知，测量的条纹间距
偏大，根据
可知，测量的波长比准确值偏大。
考向2 探索创新实验
例1 （多选）（2024·山东枣庄·三模）1801 年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834 年，
洛埃用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色
线光源，M 为一平面镜。S 发出的光直接照到光屏上，同时S 发出的光还通过平面镜反射到光屏上，这两
束光在光屏上叠加发生干涉形成明屏暗相间条纹。事实证明光从光疏介质射向光密介质时，反射光会产生
π 大小的相位突变，即发生所谓半波损失。设光源S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为d 和
L，单色光的波长为λ，下列说法正确的是（ ）
A．在整个光屏上都会呈现明暗相间的干涉条纹
B．若将平面镜向左平移，则光屏上相邻明条纹中心间距离将增大
C．若将光屏向左平移到平面镜右端B 处，光屏上与B 接触处出现暗条纹
D．在光屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离为
【答案】CD
【详解】A．光路图如图所示
由此可知，光屏上一部分会呈现明暗相间的干涉条纹，故A 错误；
B．若将平面镜向左平移，双缝到屏的距离和双缝的间距不变，则光屏上相邻明条纹中心间距离不变，故
B 错误；
C．若将光屏向左平移到平面镜右端B 处，由于半波损失，入射波与反射波之间附加半个波长的波程差，
即
处出现暗条纹，故C 正确；
D．光源到屏的距离可以看作双缝到屏的距离
，光源
到光源在平面镜中虚像的间距看作双缝的间距
，
则有
根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式可得
故D 正确。
故选CD。
【变式训练1】（2025·辽宁沈阳·模拟预测）洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某次实验时，小南
用光电传感器代替光屏，测量单色光的波长，其原理如图甲所示，单色光从单缝S 射出，一部分直接投射
到传感器上，另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。传感器沿矩形的长边（图中竖直方向）
均匀分布着许多光敏单元，各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器得到各点的光照强度，
形象地展示亮条纹的分布，得到干涉图像的条纹间距。图乙中a 曲线是小南得到的干涉图像。
(1)由图甲可知单缝S 到传感器的距离为 cm；
(2)单缝S 到平面镜的距离
，则单色光的波长为 nm（保留3 位有效数字）；
(3)若只把光源换成频率更大的单色光，则新的光强分布是图乙中的 （填“b”或“c”）曲线。
【答案】(1)61.0
(2)610
(3)b
【详解】（1）由图甲可知单缝S 到传感器的距离为
（2）等效双缝宽度为
由图乙中a 曲线可知相邻亮条纹中心间距
由
，可得单色光的波长为
（3）若只把光源换成频率更大的单色光，则波长变小，根据
可知，条纹间距变小，可知新的光
强分布是图乙中的b。
1．（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
）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=
。
【答案】 P1和P2 不需要
【详解】③[1]要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要能挡住P1和P2的虚像；
[2]
④
cd 与ab 垂直，则过P1和P2的光线与ab 垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定ef 边上的入射点，
此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大头针；
[3]
⑤
根据几何关系可知入射角为
，折射角为
，如图所示
故
2．（2024·北京·高考真题）某同学测量玻璃的折射率，作出了如图所示的光路图，测出了入射角i 和折射
角r，则此玻璃的折射率n = 。
【答案】
【详解】根据折射定律有
sini = nsinr
解得
3．（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
B．在玻璃砖一侧插上大头针
、
，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使
把
挡住，这样就
可以确定入射光线和入射点
。在眼睛这一侧，插上大头针
，使它把
、
都挡住，再插上大头针
，使它把
、
、
都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点
C．实验时入射角
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
，测得折射角分别为
、
，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n 玻璃
n 介质（填“
”或“
”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
【答案】(1)B
(2)大
(3)
【详解】（1）A．在白纸上画出一条直线a 作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a
对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线
代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a 和
，故A 错误；
B．在玻璃砖一侧插上大头针
、
，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使
把
挡住，这样就可
以确定入射光线和入射点
。在眼睛这一侧，插上大头针
，使它把
、
都挡住，再插上大头针
，
使它把
、
、
都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点
，故B 正确；
C．实验时入射角
应尽量大一些，但也不能太大（接近
），以减小实验误差，故C 错误；
故选B。
（2）由图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律
可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。
（3）根据折射定律可知，玻璃的折射率为
该介质的折射率为
其中
所以
4．（2024·湖北·高考真题）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线
和
，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴
，
并使其圆心位于O 点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。
②将一细激光束沿CO 方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖，标记CO 光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P 作BB'的垂线
、
，
、
是垂足，并用米尺分别测量
、
的长度x 和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x 和y 的数据。根据这些数据作出
图像，如图（b）所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是_____（单选，填标号）。
A．入射角越小，误差越小
B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C．选择圆心O 点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据
图像，可得玻璃砖的折射率为 （保留三位有效数字）。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果 （填“偏大”“偏
小”或“不变”）。
【答案】(1)B
(2)1.57
(3)不变
【详解】（1）A．入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A
错误；
B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B 正确；
C．相同的材料在各点的折射效果都一样，故C 错误。
故选B。
（2）设半圆柱体玻璃砖的半径为
，根据几何关系可得入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
折射率
可知
图像斜率大小等于折射率，即
（3）根据（2）中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测
量结果不变。
5．（2023·广东·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
【详解】（2）③[1]刻度尺的最小分度为0.1cm，由图可知，
为2.25cm；
（3）[2][3]玻璃砖折射率的表达式
带入数据可知
（4）[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。
6．（多选）（2017·浙江·高考真题）用a、b 两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到
两种干涉条纹，其中a 光的干涉条纹间距大于b 光的条纹间距，则( )
A．a 光的波长大于b 光的波长
B．a 光的频率大于b 光的频率
C．在玻璃中，a 光的速度等于b 光的速度
D．从玻璃射向空气发生全反射时，a 光的临界角大于b 光的临界角
【答案】AD
【详解】根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝
可知，同一实验装置，条纹间距越大，说明波长越长，即
频率越小．根据题意，a 光的波长长，所以A 正确，B 错误．频率越小，介质对它的折射率越小，根据n
＝
可知，在介质中的传播速度越大，即a 光在介质中的传播速度要大，所以C 错误．根据sin C＝
可
知，介质的折射率越小，则全反射的临界角越大，所以a 光的全反射临界角要大，选项D 正确．故选AD.
7．（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
。
(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
时表头
指针不偏转，接
和
时表头
指针都偏转。出现故障的原因是________（填选项前的字母）。
A．表头
断路
B．电阻
断路
C．电阻
断路
【答案】(1)BC
(2) B 3.185（3.183~3.187）
(3)C
【详解】（1）A．最高点小球速度为0，有加速过程造成摆动不明显，计时不准确，摆球在最低点速度最
快，因此需要在最低点开始计时，A 错误；
B．变压器原、副线圈上为交变电压，使用多用电表的交流电压挡测量，B 正确；
C．用多用电表测电阻之前需要先进行机械调零，之后选择合适的倍率，然后将红黑表笔短接，进行欧姆
调零，C 正确。
故选BC。
（2）[1]双缝应置于单缝后边，因此A 为单缝，B 为双缝；
[2]螺旋测微器读数为
（3）A．表头
断路，表笔连任意两端，电流都无法通过表头，均不发生偏转，A 错误；
B．电阻
断路，连接A、B 时，电流通过表头和
与欧姆挡构成闭合回路，表头偏转，B 错误；
C．电阻
断路，连接A、B 时，电流无法通过表头和
与欧姆挡构成闭合回路，表头不偏转；连接A、C
和B、C 均能与欧姆挡构成闭合回路，表头发生偏转，C 正确。
故选C。
8．（2018·浙江·高考真题）（1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直
照射两种不同直径的细丝I 和细丝II，在光屏上形成的衍射图样如图中a 和b 所示，已知细丝I 的直径为
0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝II 的直径，如图所示，细丝II 的直径为 mm；图中的
（填“a”或“b”）是细丝II 的衍射图样；
（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的
放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为
的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的
干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，与光屏的距离为D，则条纹间距
，随后小
明撤去平面镜，在单缝下方A 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上 （填“能”会
“不能”）观察到干涉条纹。
【答案】 0.996/0.997/0.998/0.999/1.000 a
不能
【详解】（1）[1]根据图示读数可知细丝II 的直径为
0.5mm+49.9×0.01mm=0.999mm
[2]单缝衍射，单缝越宽，衍射效果越不明显，条纹间距越小，所以是图a 是直径更大的细丝的衍射图样；
（2）[3]如下图，通过平面镜反射的光线可以看作在A 点下方h 处射出的光线，则干涉条纹可以看作由到A
点距离均为h 的双缝干涉形成的条纹，则条纹间距
[4]撤去平面镜，在单缝下方A 处放置同样的另一单缝，有双缝结构，但白炽灯发出的光不是相干光，通过
两缝的光不能发生干涉。
