光學(xué)實(shí)驗(yàn)（解析版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)

專題28光學(xué)實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)愿型歸納

一、用插針法測介質(zhì)折射率............................2

二、根據(jù)側(cè)移量判斷折射率大小........................8

三、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn).........................14

1

專題一用插針法測介質(zhì)折射率

1.(2024?安徽?高考真題)某實(shí)驗(yàn)小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實(shí)驗(yàn).

(1)為測量玻璃的折射率，按如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下表述正確的一項(xiàng)是=(填正確

答案標(biāo)號(hào))

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'

B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針月、P2,眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個(gè)大頭針，使E把耳

擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點(diǎn)a。在眼睛這一側(cè)，插上大頭針片，使它把月、

巴都擋住，再插上大頭針與，使它把月、月、鳥都擋住，這樣就可以確定出射光線和出

射點(diǎn)

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角仇應(yīng)盡量小一些，以減小實(shí)驗(yàn)誤差

(2)為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點(diǎn)入射到空氣

與玻璃的分界面.保持相同的入射角，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出光路圖，并標(biāo)記紅光和綠光，如圖

乙所示.此實(shí)驗(yàn)初步表明：對(duì)于同一種介質(zhì)，折射率與光的頻率有關(guān).頻率大，折射率—

(填“大喊“小”)

(3)為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系，用同一束微光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì)，如圖丙、

丁所示。保持相同的入射角必，測得折射角分別為%、?3(a2<a3),則玻璃和該介質(zhì)的折

射率大小關(guān)系為〃蚓(填“>"或此實(shí)驗(yàn)初步表明：對(duì)于一定頻率的光，

2

折射率與介質(zhì)材料有關(guān)。

【答案】（1）B

⑵大

(3)>

【詳解】（1）A.在白紙上畫出一條直線。作為界面，把長方體玻璃磚放在白紙上，使它的

一個(gè)長邊與。對(duì)齊。用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長邊，按住直尺或三角板不動(dòng),

將玻璃磚取下，畫出直線。'代表玻璃前的另一邊，而不能用筆在白紙上沿著玻璃被上邊和

下邊分別畫出直線。和儲(chǔ)，故A錯(cuò)誤;

B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針《、呂，眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個(gè)大頭針，使心把耳擋

住，這樣就可以確定入射光線和入射點(diǎn)在眼睛這一側(cè)，插上大頭針片，使它把4、E都

擋住，再插上大頭針心，使它把月、8、月都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點(diǎn)

故B正確;

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角a應(yīng)盡量大一些，但也不能太大（接近90。），以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故C錯(cuò)誤;

故選Bo

（2）由圖乙可知，入射角相同，綠光的折射角小于紅光的折射角，根據(jù)光的折射定律

sina

n=------

sin6

可知綠光的折射率大于紅光的折射率，又因?yàn)榫G光的頻率大于紅光的頻率，所以頻率大，折

射率大。

（3）根據(jù)折射定律可知，玻璃的折射率為

sina,

〃玻璃=曬

該介質(zhì)的折射率為

sina,

〃介質(zhì)二

olll

其中

。2V%

所以

%>〃3

2.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，用“插針法”測量一等腰三角形玻璃磚（側(cè)面分別記為

3

/和B、頂角大小為6）的折射率。

cd,交于。點(diǎn);

②將側(cè)面/沿防放置，并確定側(cè)面8的位置歹

③在4上豎直插上大頭針P1和P2,從側(cè)面3透過玻璃磚觀察P1和P2,插上大頭針P3，要

求P3能擋住.（選填“Pl”、“P2”或'P1和P2"）的虛像;

④確定出射光線的位置（選填“需要”或“不需要”第四枚大頭針；

⑤撤去玻璃磚和大頭針，測得出射光線與直線U的夾角為a,則玻璃磚折射率

【答案】P1和P2不需要壬

【詳解】③[1]要求P1和P2在一條光線上，該光線透過玻璃磚后過P3,故P3要能擋住P1和

P2的虛像；

④[2]cd與.6垂直，則過Pi和P2的光線與。6垂直，光垂直入射時(shí)傳播方向不變，可確定

”邊上的入射點(diǎn)，此時(shí)只需要找到折射光線上的一點(diǎn)即可確定出射光線，不需要插第四枚大

頭針；

7T

⑤[3]根據(jù)幾何關(guān)系可知入射角為6,折射角為a,如圖所示

4

sin兀----a

12cosa

n=----

sin。sin。

3.(2023?廣東?高考真題)某同學(xué)用激光筆和透明長方體玻璃磚測量玻璃的折射率，實(shí)驗(yàn)過

程如下:

(1)將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標(biāo)記玻璃石專的邊界

(2)①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點(diǎn)水平入射，到達(dá)歹面上的。點(diǎn)后反射到N點(diǎn)

射出.用大頭針在白紙上標(biāo)記。點(diǎn)、M點(diǎn)和激光筆出光孔。的位置

②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作加連線的延長線與歹面的

圖(a)

③用刻度尺測量尸M和0M的長度4和^2.9的示數(shù)如圖(b)所示，4為cm。

測得出為3.40cm

5

B_________________.M

-IIII|IIIIIIIII|IIIIIIIII|

0cm12

圖（b）

（3）利用所測量的物理量，寫出玻璃磚折射率的表達(dá)式〃=由測得的數(shù)據(jù)可得

折射率〃為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

測量值_真實(shí)值

（4）相對(duì)誤差的計(jì)算式為5=囚里黑彳頭回x100%。為了減小4、人測量的相對(duì)誤差，

具頭恒.

實(shí)驗(yàn)中激光在M點(diǎn)入射時(shí)應(yīng)盡量使入射角。

【答案】2.25于1.51稍小一些

a.

【詳解】（2）③[1]刻度尺的最小分度為0.1cm,由圖可知，4為2.25cm；

（3）[2][3]玻璃磚折射率的表達(dá)式

_sini_MP_OM_d2

sinr"PMdx

OM

帶入數(shù)據(jù)可知

「世U51

2.25

測量值-真實(shí)值

（4）[4]相對(duì)誤差的計(jì)算式為5=x100%,為了減小4、“2測量的相對(duì)誤差,

真實(shí)值

實(shí)驗(yàn)中4、4要盡量稍大一些，即激光在W點(diǎn)入射時(shí)應(yīng)盡量使入射角稍小一些。

4.（2024?湖北?高考真題）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:

B'

6

①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線44'和交點(diǎn)為。。將半圓柱體玻璃磚的平

直邊緊貼44',并使其圓心位于。點(diǎn)，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線，如圖（a）所示。

②將一細(xì)激光束沿C。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(diǎn)

③拿走玻璃磚，標(biāo)記C。光線與半圓弧的交點(diǎn)尸。

④分別過M、尸作的垂線W'、PP',M'、尸，是垂足，并用米尺分別測量必T、PP'

的長度x和y。

⑤改變?nèi)肷浣牵貜?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)作出圖像，

如圖（b）所示。

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（單選，填標(biāo)號(hào)）。

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(diǎn)作為入射點(diǎn)，是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯

（2）根據(jù)V-x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(shí)際半徑，則折射率的測量結(jié)果（填“偏

大”“偏小”或“不變”）。

【答案】（1）B

⑵1.57

⑶不變

【詳解】（1）A.入射角適當(dāng)即可，不能太小，入射角太小，導(dǎo)致折射角太小，測量的誤差

會(huì)變大，故A錯(cuò)誤；

B.激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差，故B正確；

C.相同的材料在各點(diǎn)的折射效果都一樣，故C錯(cuò)誤。

故選B。

（2）設(shè)半圓柱體玻璃磚的半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系可得入射角的正弦值為

sini=—

R

折射角的正弦值為

?X

sinr=—

R

折射率

7

y

n=—si——nz=—

sinrx

可知V-X圖像斜率大小等于折射率，即

44_

n=—?1.57

28

(3)根據(jù)(2)中數(shù)據(jù)處理方法可知若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑,

則折射率的測量結(jié)果不變。

專題二根據(jù)側(cè)移量判斷折射率大小

5.(2023?海南?高考真題)用激光測玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與屏尸平行放置，從另

一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在屏上的S處有激光點(diǎn)，移走玻璃成，光點(diǎn)移到&處,

回答下列問題：

(1)請(qǐng)畫出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖；

(2)已經(jīng)測出42=〃，OA=h,SiS2=h,則折射率"=(用小12、/3表示)；

(3)若改用寬附更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則SS2間的距離會(huì)(填“變大”，“變小”

8

（2）設(shè)光線在C點(diǎn)的入射角為0、折射角為a,根據(jù)折射定律有

nsind=sinot

由于射入玻璃磚的入射角是射出玻璃磚的折射角，則

SiS2=CB

根據(jù)幾何關(guān)系可知

sin6=

?

sina=i

聯(lián)立解得

（3）[3]若改用寬成更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則畫出光路圖如下

6.（2024?重慶?二模）某實(shí)驗(yàn)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

畫出半圓形玻璃磚的直徑和圓心O,過。點(diǎn)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(diǎn)放置與法線平行的光屏，如圖甲

所示?，F(xiàn)用一綠色激光筆沿著c。方向射入一束光.在光屏上的尸點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)光斑。用刻度尺

9

測出玻璃磚的半徑為我，。尸=1.5火。

(1)玻璃磚的折射率〃==(結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)

(2)若改用紅色激光筆照射.其他條件不變，則光屏上的光斑會(huì)出現(xiàn)在(選填"P點(diǎn)上

方”“P點(diǎn)下方”或“P點(diǎn)”)。

(3)若實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)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，如圖乙所示。在光屏上出現(xiàn)一個(gè)光斑，小組同學(xué)將此光斑仍記作P點(diǎn)，并在白

紙上連接。、P兩點(diǎn)作為出射光線，則此時(shí)測得的折射率(選填“大于”“等于”或“小

于“)真實(shí)值。

4

【答案】(1與

(2)P點(diǎn)上方

(3)大于

【詳解】(1)由題意可知，入射角為30。，折射角與NOP6大小相等，且

sinZOPb=—

OP3

根據(jù)折射定律可得玻璃磚的折射率為

sinZOPb4

n=---------------------二—

sin3003

(2)若改用紅色激光筆照射，玻璃對(duì)紅光的折射率小，光屏上的光斑會(huì)出現(xiàn)在尸點(diǎn)上方；

(3)作出光線的傳播路徑如圖所示。P點(diǎn)為實(shí)際光屏上出現(xiàn)的光斑點(diǎn)，由折射率和幾何知

識(shí)可知，出射光線與平行，連接OP作為出射光線，則折射角偏大，因此測得的折

射率大于真實(shí)值。

10

光屏r"

加

7.(2024?山東濰坊?二模)某學(xué)習(xí)小組通過實(shí)驗(yàn)測定一截面為半圓形玻璃磚的折射率“，可

用的實(shí)驗(yàn)器材有半圓形玻璃磚、白紙、激光筆、刻度尺、游標(biāo)卡尺、光屏、圓規(guī)、鉛筆。部

分步驟如下：

8910cm

llllllllllllllllllllll

iiiT|Tmin

01020

乙

①用游標(biāo)卡尺測量玻璃磚的直徑出

②在平鋪的白紙上利用圓規(guī)畫出半圓形玻璃磚的位置和圓心O,過。點(diǎn)畫出法線；將玻璃

磚沿畫好的半圓形位置放好，玻璃磚直徑N8與豎直放置的光屏垂直并接觸于4點(diǎn);

③用激光筆從玻璃枝一側(cè)照射半圓形玻璃磚的圓心。，如圖甲所示，在光屏兒W上可以觀察

到兩個(gè)光斑C、D-,從圖示位置逆時(shí)針緩慢移動(dòng)激光筆，使光斑。恰好消失，用鉛筆在白紙

上標(biāo)記此時(shí)光斑￡的位置，移走玻璃磚和光屏。

根據(jù)以上步驟，回答下列問題:

(1)測得半圓形玻璃磚直徑d的讀數(shù)如圖乙所示，則"=cm；

(2)為了精準(zhǔn)測量半圓形玻璃磚的折射率n,還需測量的一個(gè)物理量及表示它的字母

為一

(3)根據(jù)以上測量的物理量，寫出計(jì)算玻璃磚折射率的表達(dá)式〃=

【答案】(1)7.775

(2)。后的長度￡

2L

⑶彳

【詳解】(1)由圖乙可知，游標(biāo)卡尺為20分度的游標(biāo)卡尺，精度為0.05mm,故

d=7.7cm+15x0.05mm=7.775cm

11

（2）由題可知，光斑在E處時(shí)，光斑。恰好消失，即光線此時(shí)發(fā)生全反射，故為測量折射

率，還需測量的長度工。

（3）當(dāng)光線恰好發(fā)生全反射時(shí)，有

112L

n=--=--=—

sin0%d

OE

8.（2024?云南?二模）用綠色激光測玻璃磚的折射率。已知玻璃磚的邊界ad和曲平行，距

離為鼠操作步驟如下：

①如圖所示，將待測玻璃磚放在水平桌面上，刻度尺尸平行"，到ad的距離也為加

②用激光筆平行桌面垂直照射玻璃磚邊界6c上某點(diǎn)，記為。，在刻度尺上有一激光點(diǎn)，記

為風(fēng)；

③再平行桌面以一定角度從邊界6c照射。點(diǎn)，此時(shí)激光點(diǎn)出現(xiàn)在刻度尺上另一位置，記為

耳；

④移走玻璃磚，激光點(diǎn)移到第三個(gè)位置，記為$2。

回答下列問題：

（1）請(qǐng)?jiān)趫D中畫出激光經(jīng)玻璃磚折射到，H的光路圖0

⑵某次實(shí)驗(yàn)測出與耳=3/,岳$2=/則玻璃磚的折射率"=（用/和〃表示）。

（3）若改用紅色激光重復(fù)以上操作，貝峪、邑之間的距離會(huì)（填“變大”“變小”或“不變”）。

12

⑶變小

【詳解】（1）光路圖如圖所示

sinz

n=------

sin/

根據(jù)幾何關(guān)系

4/21

sinz=

M+4川J⑵『+萬

siny=

聯(lián)立可得

（3）若改用紅光照射，紅光在同種介質(zhì)中的折射率小于綠光，相同入射角時(shí)玻璃磚中的折

射角變大，H左移，H、$2之間的距離變小。

13

專題三楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)

9.（2025?湖南長沙?二模）小星學(xué)習(xí)了光的干涉后，用激光筆和雙縫組件（如圖甲所示）做

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，并測量激光的波長。他按如下步驟組裝好設(shè)備：先將激光筆打開，讓激光垂

直照到墻壁上，在墻壁上形成一個(gè)小光斑。然后將雙縫組件固定在激光筆前方，讓激光垂直

通過雙縫后在遠(yuǎn)處墻壁上形成干涉圖樣，如圖乙所示。

干涉圖樣-

0.300.45

雙縫組件-

激光筆-

雙縫組件放大圖

甲乙

14.0mm21.6mm

丙丁

（1）小星做實(shí)驗(yàn)時(shí)，雙縫組件到墻壁距離為2.4m,兩次所用雙縫間距分別為0.30mm和

0.45mm,用刻度尺測量干涉圖樣的數(shù)據(jù)分別如圖丙和圖丁所示，則圖丙是采用間距為一

mm的雙縫測得的結(jié)果。根據(jù)圖丁的測量結(jié)果，計(jì)算得出激光筆所發(fā)出的激光波長為

nm（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

（2）若實(shí)驗(yàn)過程中保持激光筆與雙縫組件的位置不變，用光屏在離墻壁L2m處承接干涉圖樣,

光屏上的圖樣與原來的干涉圖樣相比，會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）

A.條紋間距變大

B.條紋間距不變

C.條紋間距變小

D.條紋消失

【答案】⑴0.45675

⑵C

14

【詳解】（1）[1]由雙縫干涉條紋間距公式心=。2可知，本實(shí)驗(yàn)中條紋間距較小的圖丙對(duì)

a

應(yīng)的應(yīng)為雙縫間距較大的雙縫，即圖丙所對(duì)應(yīng)的雙縫的間距為0.45mm。

[2]由雙縫干涉條紋間距公式—

a

可知

…21.6

j*0.30x------

Z=-----=------------mm=675nm

L2400

（2）由雙縫干涉條紋間距公式心=。2可知，當(dāng)雙縫與屏的間距減小時(shí)，條紋間距也減小。