光学实验（练习）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习（新教材新高考）

第62讲光学实验

目录

01模拟基础练

【题型一】实验一：测量玻璃砖的折射率

【题型二】实验二：用双缝干涉测量光的波长

02重难创新练

【题型一】实验一：测量玻璃砖的折射率

1.某同学利用等腰直角玻璃砖测玻璃的折射率。主要步骤如下：

①将白纸平铺在木板上，在白纸上画直线将玻璃砖底边与重合，在纸上标记玻璃砖顶点公

②将大头针［竖直插在合适的位置，再移动大头针2,用视线观察，在鸟挡住《和玻璃砖顶点a处竖直插

入；

③移走玻璃砖和大头针，过《、£作直线交于。点，用圆规以。为圆心、以Oa为半径画圆，交斗鸟于

b点,如图。

请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率〃。

(1)在图中画出所需的辅助线，并标注相应的字母。

(2)玻璃折射率的计算公式为：”=o(用相应字母符号表示)

（3）请提出一条减少实验误差的方案：o

2.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A4'和88',交点为。。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴A4',

并使其圆心位于。点，画出玻璃胸的半圆弧轮廓线，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

③拿走玻璃被，标记CO光线与半圆弧的交点P。

④分别过〃、尸作89的垂线MM'、PP',"、P是垂足，并用米尺分别测量M"、PP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。根据这些数据作出丫-彳图像，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。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

⑵根据丫一了图像，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”）

3.某小组用“插针法”测平行玻璃砖的折射率，如图已确定好入射方向，AO与玻璃砖界面的夹角为a,

插了两枚大头针B和尸2,1、2、3、4分别是四条直线。

1234

(1)在b，侧调整观察视线，另两枚大头针P3和尸4可能插在____线上(选填：或"4”)；

(2)实验中画出入射点与出射点的连线，并测得连线与玻璃砖界面。〃的夹角为£,则玻璃砖的折射率w

(3)若描出玻璃砖两边界线a"、附后,不小心将玻璃砖沿方向平移了一些再进行实验，则折射率的测量

值将(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

4.如图甲所示，某同学通过实验测定半径为R的半圆柱形玻璃砖的折射率小实验步骤如下：()

a.把玻璃砖放到白纸上，使其直径与A8边重合，圆心与。点重合

b.取走玻璃砖，画出入射光线和出射光线延长线的交点与圆心。的连线

c.在水平放置的木板上铺一张白纸，用图钉固定

d.计算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐标系，作出sin沁inr的关系图线，如图乙所示

e.用激光沿平行于。C方向射向直径面上的。点，用插针法确定出射光线通过直线0C上的尸点

/.改变激光入射点。的位置，重复实验

(1)实验步骤的正确顺序为o

(2)该半圆柱形玻璃砖的折射率«=o

(3)0、。两点之间的距离小与半径R的比值4=时，恰好没有光线从球面射出。

5.某实验小组要测量一半圆形玻璃砖的折射率。他们先在平铺的白纸上画出半圆形玻璃枝的直径油和圆

心。，过。点画法线，并画出一条入射光线c。，c。与法线的夹角为30。。将半圆形玻璃砖沿着直径放好，

紧贴6点放置与法线平行的光屏，如图1所示。现用一红色激光笔沿着c。方向射入一束光，在光屏上的P

点出现一个光斑。用刻度尺测出玻璃胸的半径为R,OP=1.5R.

（2）若实验过程中，实验小组的同学不小心将玻璃砖向左下方平移，但入射光线仍能通过玻璃砖的圆心，如

图2所示。在光屏上出现一个光斑，小组同学将此光斑仍记作P点，并在白纸上连接O、尸两点作为出射光

线，则此时测得的折射率（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

【题型二】实验二：用双缝干涉测量光的波长

6.现有毛玻璃屏4双缝、白光光源C、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图所示的光

具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。

（1）本实验的步骤有：

①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；

③用米尺测量双缝到屏的距离；

④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹间的距离。

在操作步骤②时还注意单缝、双缝应______________O

C,遮光筒A

ytl..j.r.1"^

（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如

图甲所示，记下此时图甲手轮上的示数为mm,然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条

亮条纹中心对齐，记下此时图乙手轮上的示数为mm,求得相邻亮条纹的间距Ax=mmo

（3）已知双缝间距［为2。x10-4m,测得双缝到屏的距离/为O.7OOm,则所测红光波长为nm。

7.在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图所示）：

白炽灯滤光片单缝遮光筒屏

4A

（1）关于观察到的现象，下列说法正确的是（）

A.观察到白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹

的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧

B.看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉

条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大

（2）用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图中游标卡尺的读数为0.25mm,如

图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出为748.8mm,如图丙所示；实验时先移

动测量头（如图甲所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图乙所示），并记下螺旋测

微器的读数尤/（如图戊所示），然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微

器的读数尤2（如图己所示），由以上测量数据求得该单色光的波长为mo

012

，短苗MW

01020

图丁

图甲图乙

图戊图己

8.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图1所示。双缝间距

为d,毛玻璃光屏与双缝间的距离为"从目镜中看到的干涉图样如图2所示，若A、B两条亮纹中央间距

为尤，则所测光的波长为—o（用所给物理量的字母表示）使分划板的中心刻线对齐A亮条纹的中心，此

时游标卡尺上的示数情况如图3所示，其读数为—mm。

图1

9.在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图1所示）:

（1）装置图中的甲、乙、丙分别是

A.滤色片、单缝和双缝B,双缝、单缝和滤色片

C.单缝、双缝和滤色片D.双缝、滤色片和双缝

(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图2所示，其示数为—mm。

(3)如果双缝间距是d,双缝到屏的距离是L第1条亮纹中心到第6条亮纹中心的间距是无，则光波波长的

测量值为___(用x、d、L表示)。

10.在用“双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示:

⑴双缝装置是图中的(选填"A”或"B”)。

(2)某同学在观察时发现条纹比较模糊，可以通过调节装置(填装置名称)。

(3)甲、乙两同学通过目镜，分别看到如图所示的甲、乙两种情形。由于条纹清晰，他们没有再进一步进行

调节，而是直接进行测量，并根据公式算出波长，测量得到的波长准确的是(选填“甲”或"乙”)。

11.(1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为除了量

角器外还缺少一种器材，请你写出所缺器材的名称：=老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他

在操作过程中的一个状态，透过玻璃砖观察，调整视线方向，插上第四枚大头针已应使其遮挡住______o

（2）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是o

A.必须选用上下表面平行的玻璃成

B.选择的入射角应尽量小些

C.大头针应垂直地插在纸面上

D.大头针P和尸2及心和刊之间的距离适当大些

（3）小朱同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以。点为圆心，0A

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分别交于2点和。点，如图丙所示,

若他测得AB=7.5cm,CD=5cm,则可求出玻璃的折射率〃=。

12.（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和W/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P1和P2,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P3和P4。在插P3和P4时，应使（选填选项前的字母）。

A.P3只挡住P1的像B.P4只挡住P2的像C.P3同时挡住Pl、P2的像

（2）为了减小实验误差，实验时应注意的是。

A.入射角应尽量小些B.玻璃砖的宽度宜小一些

C.大头针应垂直插在纸面上D.大头针Pl、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些

（3）某同学在画界面时，不小心将两界面加二间距画得比玻璃砖宽度大些，如下图所示，则他测得的

折射率与真实值相比（选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。

（4）某研究小组设计了一个测量液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心。做两条互相垂

直的直径BC、EF。在半径0A上，垂直盘面插上两枚大头针Pi、P?并保持Pi、P2位置不变，每次测量时让

圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使水平液面与直径2C相平，作为界面的法线，而后在图中右

上方区域观察Pi、P2的像，并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住Pi、P?的像。通过计算，预先在圆周

EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。

①图中M、N两位置对应的折射率大小关系为wM“N（填写“大于”、“等于”或者“小于”）

②若NA。尸=30。，则该仪器能够测量液体折射率的大小范围是o

③沿KMNC,折射率刻度的特点是（填写“刻度均匀“、"越来越密”或者“越来越疏”）

13.如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放

在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面如'和O为直线A。与的交点。在直线OA上竖直地插

上A、八两枚大头针。

（1）该同学接下来要完成的必要步骤有

A.插上大头针A,使鸟仅挡住鸟的像

B.插上大头针骂，使鸟挡住《的像和鸟的像

C.插上大头针舄，使且仅挡住A

D.插上大头针舄，使舄挡住A和片、鸟的像

（2）过鸟、且作直线交秘，于O',过O'作垂直于"/的直线MV',连接OO'。测量图中角。和万的大小。

则玻璃砖的折射率n=o

（3）如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面磁/和防'的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测

量值____准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

a-------------a’

b------------卜

（4）另一位同学准确地画好玻璃砖的界面由’和〃/后，实验过程中不慎将玻璃枝向下平移了一些，如图所

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”）。

a---------------a’

14.如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,

并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针片和舄，再

从镜的右侧观察片和鸟的像。

（1）下列正确的操作步骤是

A.插上大头针骂，使鸟仅挡住鸟的像

B.插上大头针A，使鸟同时挡住《、鸟的像

C.插上大头针舄，使舄仅挡住巴

D.插上大头针居，使舄同时挡住《、鸟的像和骂

（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针鸟、舄的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位

同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量即、PG的

长度便可正确计算出折射率的是图_______选填（“乙”或“丙”，所测玻璃折射率的表达式“=（用

代表线段长度的字母ED、FG表示）。

（3）若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置向右发生了微小的平移，底边8C仍重合，若仍以A8

为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。

15.某实验小组用插针法测量一梯形玻璃砖的折射率。其实验步骤如下：

①将玻璃砖平放在铺有白纸的木板上，在白纸上画出玻璃砖的四条边界ABCD；

②在边界边的外侧白纸上M处插上一根大头针，如图a所示。然后再在白纸上离第一根大头针一定的距

离插第二根大头针。

③在边的外侧白纸上插第三根大头针，通过观察使它把第一、二根大头针的像都挡住，再插第四根大头

针，使它把第一、二根大头针的像及第三根大头针都挡住。

④标记下四根大头针的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过第一、二根大头针位置作一条直线"P交于

尸点，过第三、四根大头针位置作一条直线交BC于。点，连接尸0,如图b所示。

⑤用量角器量出MP、尸。与边的夹角大小，分别用4、%表示。

（1）为了提高测量的精度，插在白纸上的第一、二根大头针之间的距离及第三、四根大头针之间的距离

___________（选填序号）；

A.必须相等B.越小越好C.适当大一些

（2）步骤③中眼睛观察的视界及方向应该是（选填序号）；

A.从上往下垂直玻璃砖平面俯视B.从8c边往边方向看

C.从8C边往A8边方向看D.从C。边往AB边方向看

（3）根据上述实验可得该玻璃的折射率〃=（用4、表示）。

16.实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示，其中光源发出单色光。

（1）为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为。

（2）实验时，若观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。要想

增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。

（3）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，此时手轮上的示数为

2.320mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所

示，为mm,求得相邻亮纹的间距Ax。已知双缝间距4=2.0x10-测得双缝到屏的距离£=1.000m,

求得所测单色光的波长为m（结果保留2位有效数字）。

（4）下图为上述实验装置示意图。S为单缝，S/、8为双缝，屏上。点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏

离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来。点处的干涉条纹（“向上移动”“向下移动”“仍在。

17.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。

（1）下列说法中正确的是（）

A.滤光片应置于单缝与双缝之间

B.拨杆的作用是为了调节缝的宽度

C.保持双缝位置不变，增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密

D.保持双缝位置不变，增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏

（2）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,此时手轮上螺旋测微器示

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，记下此时图乙中手轮

上的示数为mm。

（3）设图甲、乙中螺旋测微器的读数分别为制和垃。

①则两相邻亮条纹间距Ax=一（用所给物理量的符号表示）。

②已知双缝间距为d,测得双缝到屏的距离为乙则所测光的波长力=—（用所给物理量的符号表示）。

（4）若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距

离变为原来的一半，则该透明介质的折射率片_。

18.（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n,在光屏上形成的衍射图样如图甲中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，如图乙所示，细丝II的直径为mm,图甲中的（填“a”或"b”）是细

丝H的衍射图样；

滤光片

白炽灯派h'期7777r…一屏

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

u平面镜

丙

（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

如图丙所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为入的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干

涉条纹。

①若S视为其中的一个缝，那么相当于另一个“缝”；

②小明测得单缝与镜面延长线的距离为仄与光屏的距离为则条纹间距©=；

③实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近90。时，反射光与入射光相比，相位

有兀的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，则接触点尸处是（选填“亮条纹”或“暗

条纹”）；

④实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离〃=015mm,单缝到光屏的距离O=1.2m,观测到第3个亮条纹

中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm,则该单色光的波长4=m（结果保留三位有效数字）;

⑤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”

或“不能”）观察到干涉条纹。

19.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E