光學(xué)實驗（練習）（原卷版）-2025年高考物理一輪復(fù)習（新教材新高考）

第62講光學(xué)實驗

目錄

01模擬基礎(chǔ)練

【題型一】實驗一：測量玻璃磚的折射率

【題型二】實驗二：用雙縫干涉測量光的波長

02重難創(chuàng)新練

【題型一】實驗一：測量玻璃磚的折射率

1.某同學(xué)利用等腰直角玻璃磚測玻璃的折射率。主要步驟如下：

①將白紙平鋪在木板上，在白紙上畫直線將玻璃磚底邊與重合，在紙上標記玻璃磚頂點公

②將大頭針［豎直插在合適的位置，再移動大頭針2,用視線觀察，在鳥擋住《和玻璃磚頂點a處豎直插

入；

③移走玻璃磚和大頭針，過《、￡作直線交于。點，用圓規(guī)以。為圓心、以O(shè)a為半徑畫圓，交斗鳥于

b點,如圖。

請接著完成后續(xù)實驗步驟，算出玻璃的折射率〃。

(1)在圖中畫出所需的輔助線，并標注相應(yīng)的字母。

(2)玻璃折射率的計算公式為：”=o(用相應(yīng)字母符號表示)

（3）請?zhí)岢鲆粭l減少實驗誤差的方案：o

2.某同學(xué)利用激光測量半圓柱體玻璃磚的折射率，具體步驟如下:

①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線A4'和88',交點為。。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼A4',

并使其圓心位于。點，畫出玻璃胸的半圓弧輪廓線，如圖（a）所示。

②將一細激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚，記錄折射光線與半圓弧的交點

③拿走玻璃被，標記CO光線與半圓弧的交點P。

④分別過〃、尸作89的垂線MM'、PP',"、P是垂足，并用米尺分別測量M"、PP的長度x和y。

⑤改變?nèi)肷浣?，重?fù)步驟②③④，得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出丫-彳圖像，如圖（b）所示。

（1）關(guān)于該實驗，下列說法正確的是（單選，填標號）。

A.入射角越小，誤差越小

B.激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差

C.選擇圓心。點作為入射點，是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯

⑵根據(jù)丫一了圖像，可得玻璃磚的折射率為—（保留三位有效數(shù)字）。

（3）若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的測量結(jié)果—（填“偏大”“偏小”）

3.某小組用“插針法”測平行玻璃磚的折射率，如圖已確定好入射方向，AO與玻璃磚界面的夾角為a,

插了兩枚大頭針B和尸2,1、2、3、4分別是四條直線。

1234

(1)在b，側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和尸4可能插在____線上(選填：或"4”)；

(2)實驗中畫出入射點與出射點的連線，并測得連線與玻璃磚界面?！ǖ膴A角為￡,則玻璃磚的折射率w

(3)若描出玻璃磚兩邊界線a"、附后,不小心將玻璃磚沿方向平移了一些再進行實驗，則折射率的測量

值將(選填“偏大”“不變”或“偏小”)。

4.如圖甲所示，某同學(xué)通過實驗測定半徑為R的半圓柱形玻璃磚的折射率小實驗步驟如下：()

a.把玻璃磚放到白紙上，使其直徑與A8邊重合，圓心與。點重合

b.取走玻璃磚，畫出入射光線和出射光線延長線的交點與圓心。的連線

c.在水平放置的木板上鋪一張白紙，用圖釘固定

d.計算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐標系，作出sin沁inr的關(guān)系圖線，如圖乙所示

e.用激光沿平行于。C方向射向直徑面上的。點，用插針法確定出射光線通過直線0C上的尸點

/.改變激光入射點。的位置，重復(fù)實驗

(1)實驗步驟的正確順序為o

(2)該半圓柱形玻璃磚的折射率?=o

(3)0、。兩點之間的距離小與半徑R的比值4=時，恰好沒有光線從球面射出。

5.某實驗小組要測量一半圓形玻璃磚的折射率。他們先在平鋪的白紙上畫出半圓形玻璃枝的直徑油和圓

心。，過。點畫法線，并畫出一條入射光線c。，c。與法線的夾角為30。。將半圓形玻璃磚沿著直徑放好，

緊貼6點放置與法線平行的光屏，如圖1所示?，F(xiàn)用一紅色激光筆沿著c。方向射入一束光，在光屏上的P

點出現(xiàn)一個光斑。用刻度尺測出玻璃胸的半徑為R,OP=1.5R.

（2）若實驗過程中，實驗小組的同學(xué)不小心將玻璃磚向左下方平移，但入射光線仍能通過玻璃磚的圓心，如

圖2所示。在光屏上出現(xiàn)一個光斑，小組同學(xué)將此光斑仍記作P點，并在白紙上連接O、尸兩點作為出射光

線，則此時測得的折射率（選填“大于”“等于”或“小于”）真實值。

【題型二】實驗二：用雙縫干涉測量光的波長

6.現(xiàn)有毛玻璃屏4雙縫、白光光源C、單縫和透紅光的濾光片等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光

具座上組成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。

（1）本實驗的步驟有：

①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；

②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；

③用米尺測量雙縫到屏的距離；

④用測量頭（其讀數(shù)方法同螺旋測微器）測量數(shù)條亮條紋間的距離。

在操作步驟②時還注意單縫、雙縫應(yīng)______________O

C,遮光筒A

ytl..j.r.1"^

（2）將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如

圖甲所示，記下此時圖甲手輪上的示數(shù)為mm,然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條

亮條紋中心對齊，記下此時圖乙手輪上的示數(shù)為mm,求得相鄰亮條紋的間距Ax=mmo

（3）已知雙縫間距［為2。x10-4m,測得雙縫到屏的距離/為O.7OOm,則所測紅光波長為nm。

7.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中（實驗裝置如圖所示）：

白熾燈濾光片單縫遮光筒屏

4A

（1）關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.觀察到白光的干涉圖樣是：可以看到彩色的干涉條紋，中央為一條白亮的零級干涉條紋；彩色條紋

的排列，以零級亮條紋為中心左右對稱，在第一級亮條紋中紫色在最外側(cè)

B.看到白光的干涉條紋后，在單縫前面放上紅色或綠色濾光片，即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉

條紋，且紅條紋的間距比綠條紋的間距大

（2）用某種單色光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖中游標卡尺的讀數(shù)為0.25mm,如

圖丁所示；雙縫到毛玻璃間的距離的大小由圖中的毫米刻度尺讀出為748.8mm,如圖丙所示；實驗時先移

動測量頭（如圖甲所示）上的手輪，把分劃線對準靠近最左邊的一條亮條紋（如圖乙所示），并記下螺旋測

微器的讀數(shù)尤/（如圖戊所示），然后轉(zhuǎn)動手輪，把分劃線向右移動，直到對準第7條亮條紋并記下螺旋測微

器的讀數(shù)尤2（如圖己所示），由以上測量數(shù)據(jù)求得該單色光的波長為mo

012

，短苗MW

01020

圖丁

圖甲圖乙

圖戊圖己

8.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖1所示。雙縫間距

為d,毛玻璃光屏與雙縫間的距離為"從目鏡中看到的干涉圖樣如圖2所示，若A、B兩條亮紋中央間距

為尤，則所測光的波長為—o（用所給物理量的字母表示）使分劃板的中心刻線對齊A亮條紋的中心，此

時游標卡尺上的示數(shù)情況如圖3所示，其讀數(shù)為—mm。

圖1

9.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中（實驗裝置如圖1所示）:

（1）裝置圖中的甲、乙、丙分別是

A.濾色片、單縫和雙縫B,雙縫、單縫和濾色片

C.單縫、雙縫和濾色片D.雙縫、濾色片和雙縫

(2)測量某亮紋位置時，手輪上的示數(shù)如圖2所示，其示數(shù)為—mm。

(3)如果雙縫間距是d,雙縫到屏的距離是L第1條亮紋中心到第6條亮紋中心的間距是無，則光波波長的

測量值為___(用x、d、L表示)。

10.在用“雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，裝置如圖所示:

⑴雙縫裝置是圖中的(選填"A”或"B”)。

(2)某同學(xué)在觀察時發(fā)現(xiàn)條紋比較模糊，可以通過調(diào)節(jié)裝置(填裝置名稱)。

(3)甲、乙兩同學(xué)通過目鏡，分別看到如圖所示的甲、乙兩種情形。由于條紋清晰，他們沒有再進一步進行

調(diào)節(jié)，而是直接進行測量，并根據(jù)公式算出波長，測量得到的波長準確的是(選填“甲”或"乙”)。

11.(1)小朱同學(xué)在實驗桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實驗器材，他認為除了量

角器外還缺少一種器材，請你寫出所缺器材的名稱：=老師將器材配齊后，他進行實驗，圖乙是他

在操作過程中的一個狀態(tài)，透過玻璃磚觀察，調(diào)整視線方向，插上第四枚大頭針已應(yīng)使其遮擋住______o

（2）為取得較好的實驗效果，下列操作正確的是o

A.必須選用上下表面平行的玻璃成

B.選擇的入射角應(yīng)盡量小些

C.大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上

D.大頭針P和尸2及心和刊之間的距離適當大些

（3）小朱同學(xué)在量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，用圓規(guī)以。點為圓心，0A

為半徑畫圓，交。。'延長線于C點，過A點和C點作垂直法線的直線分別交于2點和。點，如圖丙所示,

若他測得AB=7.5cm,CD=5cm,則可求出玻璃的折射率〃=。

12.（1）“測定玻璃的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，和W/分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，

如圖所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀

察，并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時，應(yīng)使（選填選項前的字母）。

A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時擋住Pl、P2的像

（2）為了減小實驗誤差，實驗時應(yīng)注意的是。

A.入射角應(yīng)盡量小些B.玻璃磚的寬度宜小一些

C.大頭針應(yīng)垂直插在紙面上D.大頭針Pl、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應(yīng)適當大些

（3）某同學(xué)在畫界面時，不小心將兩界面加二間距畫得比玻璃磚寬度大些，如下圖所示，則他測得的

折射率與真實值相比（選填“偏大”、“偏小”、“不變”或“無法確定”）。

（4）某研究小組設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器。如圖所示，在一個圓盤上，過其圓心。做兩條互相垂

直的直徑BC、EF。在半徑0A上，垂直盤面插上兩枚大頭針Pi、P?并保持Pi、P2位置不變，每次測量時讓

圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使水平液面與直徑2C相平，作為界面的法線，而后在圖中右

上方區(qū)域觀察Pi、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住Pi、P?的像。通過計算，預(yù)先在圓周

EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。

①圖中M、N兩位置對應(yīng)的折射率大小關(guān)系為wM“N（填寫“大于”、“等于”或者“小于”）

②若NA。尸=30。，則該儀器能夠測量液體折射率的大小范圍是o

③沿KMNC,折射率刻度的特點是（填寫“刻度均勻“、"越來越密”或者“越來越疏”）

13.如圖所示，某同學(xué)在“測定玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放

在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面如'和O為直線A。與的交點。在直線OA上豎直地插

上A、八兩枚大頭針。

（1）該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有

A.插上大頭針A,使鳥僅擋住鳥的像

B.插上大頭針罵，使鳥擋住《的像和鳥的像

C.插上大頭針舄，使且僅擋住A

D.插上大頭針舄，使舄擋住A和片、鳥的像

（2）過鳥、且作直線交秘，于O',過O'作垂直于"/的直線MV',連接OO'。測量圖中角。和萬的大小。

則玻璃磚的折射率n=o

（3）如圖所示，該同學(xué)在實驗中將玻璃磚界面磁/和防'的間距畫得過寬。若其他操作正確，則折射率的測

量值____準確值（選填“大于”、“小于”或“等于”）。

a-------------a’

b------------卜

（4）另一位同學(xué)準確地畫好玻璃磚的界面由’和〃/后，實驗過程中不慎將玻璃枝向下平移了一些，如圖所

示，而實驗的其他操作均正確，則折射率的測量值_____準確值（選填“大于"、"小于''或“等于”）。

a---------------a’

14.如圖甲所示，在測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡,

并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針片和舄，再

從鏡的右側(cè)觀察片和鳥的像。

（1）下列正確的操作步驟是

A.插上大頭針罵，使鳥僅擋住鳥的像

B.插上大頭針A，使鳥同時擋住《、鳥的像

C.插上大頭針舄，使舄僅擋住巴

D.插上大頭針居，使舄同時擋住《、鳥的像和罵

（2）正確完成上述操作后，在紙上標出大頭針鳥、舄的位置（圖中已標出）。為測量該種玻璃的折射率，兩位

同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線，如圖乙、丙所示。能夠僅通過測量即、PG的

長度便可正確計算出折射率的是圖_______選填（“乙”或“丙”，所測玻璃折射率的表達式“=（用

代表線段長度的字母ED、FG表示）。

（3）若在描繪三棱鏡輪廓的過程中，放置三棱鏡的位置向右發(fā)生了微小的平移，底邊8C仍重合，若仍以A8

為分界面，則三棱鏡玻璃材料折射率的測量值________真實值（選填“大于”“小于”或“等于”）。

15.某實驗小組用插針法測量一梯形玻璃磚的折射率。其實驗步驟如下：

①將玻璃磚平放在鋪有白紙的木板上，在白紙上畫出玻璃磚的四條邊界ABCD；

②在邊界邊的外側(cè)白紙上M處插上一根大頭針，如圖a所示。然后再在白紙上離第一根大頭針一定的距

離插第二根大頭針。

③在邊的外側(cè)白紙上插第三根大頭針，通過觀察使它把第一、二根大頭針的像都擋住，再插第四根大頭

針，使它把第一、二根大頭針的像及第三根大頭針都擋住。

④標記下四根大頭針的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過第一、二根大頭針位置作一條直線"P交于

尸點，過第三、四根大頭針位置作一條直線交BC于。點，連接尸0,如圖b所示。

⑤用量角器量出MP、尸。與邊的夾角大小，分別用4、%表示。

（1）為了提高測量的精度，插在白紙上的第一、二根大頭針之間的距離及第三、四根大頭針之間的距離

___________（選填序號）；

A.必須相等B.越小越好C.適當大一些

（2）步驟③中眼睛觀察的視界及方向應(yīng)該是（選填序號）；

A.從上往下垂直玻璃磚平面俯視B.從8c邊往邊方向看

C.從8C邊往A8邊方向看D.從C。邊往AB邊方向看

（3）根據(jù)上述實驗可得該玻璃的折射率〃=（用4、表示）。

16.實驗小組成員用雙縫干涉實驗裝置測光的波長，裝置如圖甲所示，其中光源發(fā)出單色光。

（1）為保證實驗順利進行，A處應(yīng)安裝的光學(xué)儀器為。

（2）實驗時，若觀察到較模糊的干涉條紋，可以調(diào)節(jié)撥桿使單縫和雙縫平行，從而使條紋變得清晰。要想

增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，需將毛玻璃屏向（填“靠近”或“遠離”）雙縫的方向移動。

（3）將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)為

2.320mm；然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第5條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所

示，為mm,求得相鄰亮紋的間距Ax。已知雙縫間距4=2.0x10-測得雙縫到屏的距離￡=1.000m,

求得所測單色光的波長為m（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（4）下圖為上述實驗裝置示意圖。S為單縫，S/、8為雙縫，屏上。點處為一條亮條紋。若實驗時單縫偏

離光軸，向下微微移動，則可以觀察到原來。點處的干涉條紋（“向上移動”“向下移動”“仍在。

17.在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，實驗裝置如圖所示。

（1）下列說法中正確的是（）

A.濾光片應(yīng)置于單縫與雙縫之間

B.撥桿的作用是為了調(diào)節(jié)縫的寬度

C.保持雙縫位置不變，增大單縫與雙縫間距，干涉條紋變密

D.保持雙縫位置不變，增大雙縫與毛玻璃屏間距，干涉條紋變疏

（2）將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上螺旋測微器示

數(shù)如圖甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪

上的示數(shù)為mm。

（3）設(shè)圖甲、乙中螺旋測微器的讀數(shù)分別為制和垃。

①則兩相鄰亮條紋間距Ax=一（用所給物理量的符號表示）。

②已知雙縫間距為d,測得雙縫到屏的距離為乙則所測光的波長力=—（用所給物理量的符號表示）。

（4）若將該實驗裝置全部浸入到某種絕緣透明均勻介質(zhì)中做相同的實驗，發(fā)現(xiàn)兩相鄰亮條紋中央之間的距

離變?yōu)樵瓉淼囊话?，則該透明介質(zhì)的折射率片_。

18.（1）細絲和單縫有相似的衍射圖樣，在相同條件下，小明用激光束分別垂直照射兩種不同直徑的細絲

I和細絲n,在光屏上形成的衍射圖樣如圖甲中a和b所示，已知細絲I的直徑為0.605mm,現(xiàn)用螺旋測

微器測量細絲II的直徑，如圖乙所示，細絲II的直徑為mm,圖甲中的（填“a”或"b”）是細

絲H的衍射圖樣；

濾光片

白熾燈派h'期7777r…一屏

//7777T777////////////////

u平面鏡

丙

（2）小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗。單縫和平面鏡的放置

如圖丙所示，白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長為入的單色光照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干

涉條紋。

①若S視為其中的一個縫，那么相當于另一個“縫”；

②小明測得單縫與鏡面延長線的距離為仄與光屏的距離為則條紋間距?=；

③實驗表明，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)界面發(fā)生反射，在入射角接近90。時，反射光與入射光相比，相位

有兀的變化，即半波損失。如果把光屏移動到和平面鏡接觸，則接觸點尸處是（選填“亮條紋”或“暗

條紋”）；

④實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離〃=015mm,單縫到光屏的距離O=1.2m,觀測到第3個亮條紋

中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78mm,則該單色光的波長4=m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）;

⑤隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，形成雙縫結(jié)構(gòu)，則在光屏上______（填“能”

或“不能”）觀察到干涉條紋。

19.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E