2023届高三物理一轮复习96测玻璃砖的折射率 用双缝干涉测量光的波长（原卷版）

专题96测玻璃砖的折射率用双缝干涉测量光的波长

考点一测玻璃砖的折射率（1T3T）

考点二用双缝干涉测量光的波长（14-25T）

考点一测玻璃砖的折射率

1.实验原理

如图所示，当光线以一定的入射角氏穿过两表面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线20

对应的出射光线。B,从而确定折射光线笫'和折射角氏,再根据A=需卷或A=存算出玻璃的折射

玻璃砖、白纸、木板、大头针（四枚）、图钉（四枚）、量角器（或圆规）、三角板（或直尺）、铅笔。

3.实验步骤

D首先把白纸铺在木板上并用图钉将白纸固定。

2）在白纸上画一直线aa'作为界面，过aa'上的一点。画出界面的法线疵，并画一条线段40作

为入射光线。

3）把长方体玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa，重合，再用直尺画出玻璃豉的另一边防'。

4）在线段40上竖直地插上两枚大头针A、月。

5）从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针R、8的像,调整视线的方向直到R的像被Pz的像挡住。

再在一侧插上两枚大头针8、K,使R能挡住A、A的像，R能挡住R本身及A、8的像。

6）移去玻璃砖，在拔掉A、月、月、A四枚大头针的同时分别记下它们的位置，过月、月作直线O'B

交bb'于。。连接0、。，比'就是玻璃砖内折射光线的径迹。为入射角，NolON1为折射角。

7）改变入射角，重复实验。

A

1）计算法

用量角器测量入射角氏和折射角夕2,并查出其正弦值Sin氏和Sin%。算出不同入射角的日—值,

sinu2

并取平均值。

2）作Sin%—sin&图像

改变不同的入射角氏，测出不同的折射角⑪，作Sin氏一sin%图像，由A=平■等可知图像应为

sin%

直线，如图所示，其斜率为折射率。

3）“单位圆法”确定Sin%、sin%,计算折射率〃

以入射点O为圆心，以一定长度E为半径画圆，交入射光线/。于尸点，交折射光线仍于。点，过户

PNQN1

作切的垂线刚过。作切的垂线如，如图所示，则Sin夕产市sin%=而，又OP=OQ=R,则

片需V=只要用刻度尺测出成W的长度就可以求出几

5.注意事项

1）实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且K和R之间、R和A之间、月与0、R与O1之间距

离要稍大一些。

2）入射角氏不宜太大（接近90°）,也不宜太小（接近0°）。太大：反射光较强，折射光较弱；太小:

入射角、折射角测量的误差较大。

3）操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画边界线。

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5Cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。

6.误差分析

D入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。

2）入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量误差。

1.（2022•江苏•南京师大附中模拟预测）某同学在测玻璃折射率时，把玻璃砖一边与aa'对齐，但另一

条边6〃画得明显过宽，其它操作符合要求，则（）

a-------------a'

b--------------b'

A.折射角比实际值偏大，折射率比真实值小B.折射角比实际值偏小，折射率比真实值大

C.折射角比实际值偏小，折射率比真实值小D.折射角等于实际值，对折射率的测量没有影响

2.（2022•江苏江苏•二模）某同学用“插针法”测量平行玻璃砖的折射率。如图所示，直线MN与PQ之

间的距离等于玻璃砖的厚度，a、6、c、d为大头针的位置，下列说法中正确的是（）

A.该同学在插大头针C时，只要使其挡住4的像即可

B.入射角较大时光会在玻璃砖下表面可能发生全反射

C.若实验时玻璃砖向上平移微小距离，结果不受影响

D.“插针法”实验只能用来测量平行玻璃砖的折射率

3.（2022•浙江绍兴•二模）小周在“测定玻璃折射率”的实验中，使用了以下器材：直径为7.00厘米

的半圆形玻璃砖、红色激光、平木板、图钉（若干）、白纸、铅笔、三角尺，当激光沿某一半径方向照射

到圆心0点时恰好发生全反射。他作出的光路图如图所示，则玻璃砖的折射率为（保留三位有

效数字）。将入射光线向右平移一小段距离，（填“有”或“没有”）光线从玻璃砖底面射

出。

4.（2022•广东梅州•模拟预测）如图1所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的实验得到的光路图，玻

璃砖的入射面48和出射面切并不平行，贝!|：

（1）以入射点。为圆心，以后5cm长度为半径画圆，与入射线"交于0点，与折射线的延长线0。交于尸

点，过M尸点分别向法线作垂线，量得仞HL68cm,通L12cm,则该玻璃砖的折射率上；

（2）若玻璃砖48面与必平行，但某同学操作时将界线aa'、用'画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖如图

2所示，实验中除用原界线外，其他操作都正确，则测得玻璃的折射率将

A.偏大B.偏小C.不影响结果D.不能确定

5.（2022•江苏•模拟预测）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，如图甲所示，

并在入射光线40上插上大头针Pi、P2,现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上P3和「4大头针，便能确定

光在玻璃砖中的折射光线。

（1）确定P3位置的方法正确的是；

A.透过玻璃砖，挡住「2的像

B.先插上豆大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住24的位置

C.透过玻璃砖观察，使P3挡住B、02的像

图甲图乙

(2)作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角”；

(3)经过多次测量作出sin。I-Sino2的图像如图乙，玻璃砖的折射率为;(保留三位有效数字)

(4)若该同学在确定线位置时，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”)

(5)该同学突发其想用两块同样的玻璃直角棱镜力回来做实验，两者的力。面是平行放置的，插针“、P2的

连线垂直于46面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是O

A.P3P6B∙P3P8C.P5P6D.P7P8

6.(2022•浙江•温州市英才学校模拟预测)某实验小组做“用插针法测定玻璃折射率”的实验。

(1)在白纸上放好平行玻璃砖，aa'和66'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Pl和Pz,用“・”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃移观察，并依次插上大头针Ps

和P,,在插Ps时，应使Ps,在插Pl时，应使P,；

b------------≡-------------h'

I

(2)该小组完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的

是

折射光线分别交于东B点,再过46点作法线AM的垂线，垂足分别为C、〃点，如图所示，则玻璃的折

射率小______（图中线段的字母表示）。

7.（2022•浙江•模拟预测）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，作出的光路图及测出的相关角度

如图所示。

（1）下列那些操作有助于减小测量误差___________。

A.选用较粗的大头针，以便大头针的像能看得清晰

B.选用宽度适当大一点的玻璃砖

C.入射角不要过大，也不要过小

D.8和H两针的距离要适当远一点

E.玻璃砖的前后两个侧面务必平行

（2）本实验采用先画入射光线，再插上H和E两针，因入射光线已经画好，故只要月和百两针插得准、

插得直就可以，对两针距离远近没有要求，这个说法是的。（填“正确”或“错误”）

（3）某同学在插H这枚针的时候不小心插得偏右的了一点，此操作会导致折射率的测量值

（填“偏大”、“不变”或“偏小”）

8.（2022•北京八十中三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖松Pa画

出玻璃砖与空气的两个界面aa'和66'（如图）。

______J，

bP------Qb'

（1）实验小组内的三位学生在实验中

①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa'和。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa'方向

平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa'和W/为折射面画出了光路图，这样测

出的折射率〃的值将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的a"和仍'都比实际的折射面向外侧平移了一些

（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa'和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率〃

的值将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。

用这块玻璃砖测出的折射率〃的值将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知

①从图上看，肯定把针插错了的同学是—

②从图上看，测量结果准确度最高的同学是一

X

X

X

X

T

9.（2022•浙江温州•二模）在“测定玻璃的折射率”实验时:

（1）下列做法正确的是：

ʌ.入射角越大，误差越小

B.画出玻璃砖边界面后，实验过程中玻璃砖就可以任意移动了

C.插大头针时，要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些

D.所用玻璃砖必须是平行玻璃砖，用其他形状的玻璃砖无法测得其折射率

（2）某学生在插第三枚大头针P3时，在视线中看到Pi、P2两枚大头针“断”成了小氏c、d四截，如图所

示。正确的做法是让「3同时挡住______。

c∖d

A.a、bB.CydC.a、cD.b>d

10.（2022•宁夏六盘山高级中学模拟预测）某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实

验。

他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线448C表示），然后放好三棱镜，在垂直于AB的方向上插上两

枚大头针PI和P2,在棱镜的左侧观察，当Pl的像恰好被P?的像挡住时，插上大头针「3,使「3挡住巴、「2像，

再插上大头针P*使24挡住P3和尸1、P2的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。

①将图中的光路图补充完整_________；

②根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率n=；

③若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将4∕∣6C作为实验中棱镜所

处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

11.（2021•浙江•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

大头针从6、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/和折射角r,并写出折射率〃的计算式。

A

B

12.（2022∙重庆∙模拟预测）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率.

（i）如图甲，实验中测量IO距离为人，4"距离为42,。。'距离为玻璃砖厚度为4请利用测量结果

表示玻璃的折射率;

（H）在实验中，某同学从玻璃砖侧壁观察到了两枚大头针位置，如图乙所示，经过测量得到α=£=30°。

求此玻璃砖的折射率。

13.（2021•全国•高考真题）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头

针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，。和。’分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得

玻璃砖厚度为4=15.0mm,A到过。点的法线OM的距离4M=10.Omm,M到玻璃砖的距离M。=20.0mm,

O'到OM的距离为S=5.0mm。

（i）求玻璃砖的折射率；

（ii）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（6）所示。光从上

表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时一，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面

的夹角。

D

图（a）图(b)

考点二用双缝干涉测量光的波长

1.实验器材

下图所示为双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另

外，还有学生电源、导线、刻度尺等.

2.实验思路

光源发出的光经滤光片（装在单缝前）、单缝、双缝后在双缝右边的空间发生干涉.可以在毛玻璃屏上

观察到干涉条纹，并由4=称AX计算出波长.

3.物理量的测量（双缝间的距离d已知）

D/的测量：双缝到屏的距离/可以用刻度尺测出.

2）Ax的测量：相邻两条亮条纹间的距离AX用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成.测

量AX的步骤如下

①使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐（如下图），记下此时手轮上的读数a.

©

②转动测量头.使分划板中心刻线与第A条亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数电

③相邻两条亮条纹间的距离Ak⅛≡f^∙

4.实验步骤

1）将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如下图所示.

透

滤

酬%

镜遮光筒毛玻璃屏

一

≠=—

->ΞΞ≡≡-

i=

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，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.

4）安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5~10cm,

这时可观察白光的干涉条纹.

5）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.

6）测量双缝到屏的距离1和相邻两条亮条纹间的距离AX.

7）分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长.

5.注意事项

D双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.

2）滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去.

3）安装时，注意调节光源、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

平行且竖直，间距大约5~10cm.

4）调节的基本依据：照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致；干

涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行.

5）测量头在使用时应使中心刻线对应着亮（暗）条纹的中心.

6）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近.

14.某同学自己动手利用如图所示器材观察光的干涉现象，当他用一束阳光照射到单缝屏上时，光屏上并

没有出现干涉条纹。他移走双缝屏后，光屏上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能性是（）

ʌ.单缝S太窄B.单缝S太宽

C.S到Sl到Sz的距离不等D.阳光不能作为光源

15.（2022•江苏•海安县实验中学高二阶段练习）有位同学做双缝干涉实验时，通过测量头观察到如图

所示清晰的干涉图样，出现这种现象的原因是（）

A.单缝和双缝没有调平行

B.光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏没有调共轴

C.光源过于右偏，应调节光源，使它适当左移

D.测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移

16.（2022•重庆•四川外国语大学附属外国语学校高三）某实验小组用双缝干涉测量光的波长，实验装

置如图甲所示。

（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，在题图甲中4、6处分别应该安装的器材和滤光片的位置依次是

A./处为双缝、8处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间

B.4处为单缝、8处为双缝、滤光片在4和6之间

C.1处为双缝，8处为单缝、滤光片在遮光筒内

D.4处为单缝、8处为双缝、滤光片在凸透镜和/之间

（2）己知双缝间距离d=0.20mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为I=75.0cm,如图乙所示，实验时先转动测

量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第1条明条纹中心，此时游标卡尺示数如题图

丁所示，读数为Xl=mm,然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对

准第5条明条纹中心,如图丙所示,此时游标卡尺示数如图戊所示,则游标卡尺上的读数&=mm。

由以上已知数据和测量数据，可测得该单色光的波长是mt.（计算结果保留两位有效数字）

012

IIIIIIIIIII

pill111111

05100510

T戊

17.（2022•浙江大学附属中学模拟预测）如图甲是某同学在实验室用黄光做“双缝干涉测量光的波长”

实验的器材，观察到如图乙所示的干涉条纹，图中灰色部分表示暗条纹，于是他使分划板中心刻线与暗条

纹中心对齐，移动测量头进行测量，下列说法中正确的是（）

光源双缝遮光筒毛玻璃

图甲图乙

A.该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心对齐

B.在实验过程中拿掉双缝，将观察不到明暗相间的条纹

C.该干涉条纹虽然倾斜，但测得的波长值仍正确

D.若需得到竖直的条纹与分划板刻度线平行只需逆时针转动测量头即可

18.(2023•全国•高三专题练习)利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm,双缝到光

屏间的距离/=0.5叫实验时，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。

光源滤光片单缝双缝遮光筒„转轮

屏tπj

晅中0目镜

ɪɪ测量头

(1)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/、8位置时游标卡尺读数也如图中所给

≡∏ff

AB

12

llιιιιιιlιcmcm

∣∣ι∣hl∣∣∣∣ι∣∣山，州P那IiC

O10010

力位置读数8位置读数

①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为%J≈11.1mm,在8位置时游标卡尺读数为XB=ɪnm,

相邻两条纹间距Ax=mmo

②该单色光的波长X=nmo

(2)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，如图所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距

△X时，测量值.实际值(填“大于”“小于”或“等于”)。

19.（2022•北京•杨镇第一中学模拟预测）在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下

歹IJ问题。

（1）图甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是。

（2）将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置

测量红光的波长。

元件代号ABCDE

元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片

也

m甲m>∣乙ι∣>当1丙四

将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为C、

。（填写元件代号）

（3）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为。

A.α代表单缝，b代表双缝B.α代表双缝，b代表单缝

C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置

（4）将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则。

A.条纹为竖条纹B.条纹为横条纹

C.与红光相比条纹间距变窄D.与红光相比条纹间距变宽

（5）若只将滤光片去掉，下列说法正确的是。

A.屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹B.屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹

C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹

20.（2022•北京市十一学校三模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实

验操作、数据分析等。物理小组用如图甲所示的实验装置测光的波长。

像屏

光源凸透j滤光［皆广：遮光筒

测量头

甲

(1)实验仪器。如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与/1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”尸2.331mm,然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与8亮纹中心对齐，记下此时

图丙中手轮上的示数X产一mm；

(2)实验原理。已知双缝间距声O.3mm,双缝到屏的距离/=1.2m,由计算式;I=,可得所测光

的波长为m;(计算式用题中出现的字母表示，波长保留两位有效数字)

(3)误差分析.在其他操作都正确的前提下，下列操作中一定会使测量结果偏小的是_______O

A.数到第7条明条纹时误记为第6条

B.测量相邻两条亮条纹的间距作为△X

C.测量单缝到屏的距离作为,

I).测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐

21.(2022•山东日照•二模)某同学利用如图甲所示的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，从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：

(1)若想增加目镜中观察到的条纹个数，该同学可

A.将单缝靠近双缝B.将屏靠近双缝

C.将屏远离双缝D.使用间距更大的双缝

(2)某次测量时，双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,当分划板的中心刻线对准第1

条亮条纹的中心时读数与=2.3IOmm,对准第5条亮条纹的中心时读数如图乙所示，则读数外=____mm,所

测单色光的波长为nmo

乙

22.（2022•福建泉州•模拟预测）某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。

（1）图中①所示的装置名称为，它在实验中的作用是获得线光源;

（2）调整好装置进行实验，若将滤光