2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點重點難點夯練與提升專題80測量玻璃的折射率和用雙縫干涉實驗測量光的波長特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容目標(biāo)1測量玻璃的折射率（1T—5T）目標(biāo)2用雙縫干涉實驗測量光的波長（6T—10T）【特訓(xùn)典例】測量玻璃的折射率1．某同學(xué)利用防水激光筆、長方體透明水槽、圓規(guī)和刻度尺等測定水的折射率，實驗過程如下：（1）將水槽平放在水平桌面上，防水激光筆固定在水槽中的S處。（2）①如圖甲所示，用激光筆靠近水槽前側(cè)面發(fā)出一細(xì)束激光，在激光傳播光路上選取兩個點O和A，并用記號筆在水槽前側(cè)面上記下O、A兩點的位置。②保持激光筆位置和發(fā)射激光束的方向不變，在水槽中慢慢注入清水，使水面恰好到達(dá)O點處，在水面上方的激光傳播光路上選取B點，用記號筆在前側(cè)面上記錄B點的位置。③如圖乙所示，用直尺在水槽前側(cè)面上過O點作豎直線，分別連接和得到加水前后激光的出射光線。④以O(shè)點為圓心，用圓規(guī)在水槽前側(cè)面上作輔助圓，分別交和于點和點，再分別過點和點作豎直線的垂線，垂足分別為E點和F點。⑤分別用刻度尺測量線段的長度和的長度，其中，的讀數(shù)如圖丙所示，則。（3）利用所測的物理量，水的折射率可表示為，由測得的數(shù)據(jù)計算水的折射率（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（4）為了減小實驗測量誤差，下列實驗操作正確的是（填正確答案標(biāo)號）。A．選取A點和B點時應(yīng)該盡量靠近O點B．應(yīng)該盡量使激光束處于豎直面內(nèi)C．激光在水面處的入射角越大越好D．輔助圓的半徑應(yīng)該盡量大些【答案】2.40/2.39/2.411.33BD/DB【詳解】（2）[1]刻度尺的最小分度為，應(yīng)估讀到下一位，故，（3）[2][3]設(shè)圓的半徑為R，根據(jù)幾何關(guān)系可知入射角的正弦值折射角的正弦值則水的折射率表達(dá)式代入數(shù)據(jù)可得[4]A．為了減小誤差，選取A點和B點時應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離O點，故A錯誤；B．為了盡可能找準(zhǔn)角度，應(yīng)該盡量使激光束處于豎直面內(nèi)，故B正確；C．實驗時入射角應(yīng)適當(dāng)大些可以減小誤差，但不是越大越好，故C錯誤；D．輔助圓的半徑應(yīng)該盡量大些，角度更方便測量，故D正確。故選BD。2．該同學(xué)轉(zhuǎn)身一看，旁邊有玻璃磚，于是他開始做“測定玻璃的折射率”的實驗。①為了取得較好的實驗效果，下列操作正確的是。A．選擇的入射角應(yīng)盡量小些B．大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上C．大頭針和及和之間的距離盡量小些D．在觀察時，大頭針只需要將擋住即可②該同學(xué)在測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，他以點為圓心，OA為半徑畫圓，交延長線于點，過A點和點作垂直法線的直線分別交于點和點，如圖甲所示，他測得，，則可求出玻璃的折射率。③他在畫界面時，不小心將兩界面、間距畫得比玻璃磚的寬度稍大些，如圖乙所示，則他測得的折射率（選填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮緽1.5偏小【詳解】①[1]A．選擇的入射角應(yīng)盡量大一些，以減小測量誤差，故A錯誤；B．大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上，防止觀察作圖產(chǎn)生誤差，故B正確；C．大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些，可減小確定光線時產(chǎn)生的誤差，故C錯誤；D．確定P4大頭針的位置的方法是插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像，故D錯誤。故選B。②[2]玻璃的折射率③[3]如圖為在圖中分別作出的實際光路圖（圖中實線）和以aa′、bb′為界面、以大頭針留的痕跡作為出射光線畫的實驗光路圖（圖中虛線）比較實際光路圖的折射角與實驗光路圖的折射角關(guān)系可知折射角測量值偏大，則測得的折射率偏小。3．某實驗小組在用插針法“測玻璃的折射率”實驗中，畫出光線的徑跡，如圖甲所示。（1）在實驗前如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度。（填“大”或“小”）的玻璃磚來測量。（2）該實驗小組某同學(xué)在甲圖的基礎(chǔ)上，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線的延長線分別交于A、B點，再過A、B點作法線的垂線，垂足分別為C、D點，如圖乙所示，則玻璃的折射率（用圖中線段的字母表示）；（3）若該組某同學(xué)在畫界面時，不小心將兩界面和間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖丙所示，則他測得的折射率將（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）；（4）另一個實驗小組使用半圓柱玻璃磚測定玻璃的折射率。如圖所示，在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針、確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚（圖中實線部分）另一側(cè)垂直紙面插大頭針，使擋住、的像，連接，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點。該同學(xué)在插大頭針前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。【答案】大偏小偏大【詳解】（1）[1]如果有幾塊寬度不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量，寬度越大，出射光線的側(cè)位移越大，折射角的測量越準(zhǔn)確，故為了減小誤差應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量。（2）[2]設(shè)圓的半徑為r，入射角為α，則有折射角為β，則有玻璃的折射率，則為（3）[3]光路圖如圖所示根據(jù)圖可知，折射角的測量值r′＞r根據(jù)折射定律，折射率的測量值n測＝測得的折射率與真實值相比偏??；（4）[4]該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，那么法線也會順時針轉(zhuǎn)過一個小角度，所以折射光線將順時針轉(zhuǎn)動，而作圖時其邊界和法線不變，則入射角（玻璃磚中的角）不變，折射角減小，由折射率公式可知，測得玻璃磚的折射率將偏大。4．某同學(xué)測量玻璃的折射率。實驗過程如下：（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)記玻璃磚的邊界。（2）①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的P點水平入射，到達(dá)bc面上的Q點后折射出玻璃磚，用大頭針在白紙上標(biāo)記P點、Q點和激光筆出光孔S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，做ab界面的法線PM和光線PQ的反向延長線PN，過法線上的M點分別做PS和PN的垂線，垂足分別為點A和點B，如圖甲所示；③用刻度尺測量MA和MB的長度和，MA的長度讀數(shù)如圖乙所示，cm，測得為。（3）利用所測量的物理量，寫出玻璃磚的折射率表達(dá)式為，由測得的數(shù)據(jù)可得折射率n為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（4）為了減小實驗的相對誤差，下列說法正確的是。A．選取點M盡量靠近入射點PB．選取點M盡量遠(yuǎn)離入射點PC．選取ab界面的入射角盡量大些D．選取ab界面的入射角盡量小些【答案】BC/CB【詳解】（2）③[1]由刻度尺的讀數(shù)方法可得MA的長度讀數(shù)（3）[2][3]折射率又，則代入數(shù)據(jù)解得（4）[4]為了減小實驗測量的相對誤差，選取點M盡量遠(yuǎn)離入射點P，選取ab界面的入射角盡量大些。故選BC。5．實驗室有一個直角三棱鏡，物理小組的同學(xué)準(zhǔn)備測量它的折射率，實驗步驟如下：（1）在木板上鋪一張白紙，將三棱鏡放在白紙上并用細(xì)線描出三棱鏡的輪廓，如圖中的實線所示。（2）在垂直于AB的方向上插上兩枚大頭針和，在棱鏡的BC側(cè)透過三棱鏡觀察兩個大頭針，當(dāng)?shù)南袂『帽坏南駬踝r，插上大頭針，使擋住、的像，再插上大頭針，使擋住和、的像，移去三棱鏡和大頭針，大頭針在紙上的位置如圖所示。請幫他們完成下列實驗內(nèi)容：（1）將實驗需要的光路圖補充完整。（2）實驗小組用量角器量出光線在BC界面發(fā)生折射時，入射光線與BC邊夾角為、折射光線與BC邊夾角為，則三棱鏡的折射率。（3）若實驗中三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移，如圖中虛線所示，則測得的折射率真實值（選填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】見解析小于【詳解】（1）[1]根據(jù)實驗原理，由折射定律和反射定律，畫出光路圖，如圖所示（2）[2]根據(jù)題意，由折射定律可得，折射率為（3）[3]若實驗中三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移，實際光路圖如圖所示由圖可知，測量的角偏小，則測得的折射率小于真實值。用雙縫干涉實驗測量光的波長6．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），并選用縫間距為d的雙縫屏。毛玻璃屏與雙縫屏間的距離為L。接通電源使光源正常工作，發(fā)出白光。（1）若取下紅色濾光片，其他實驗條件不變，則在目鏡中。A．可觀察到明暗相間的白條紋B．可觀察到彩色條紋C．觀察不到干涉條紋（2）若實驗中在像屏上得到的干涉圖樣如圖2所示，毛玻璃屏上的分劃板刻線在圖2中A、B位置時，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)分別為、，且有，則入射的單色光波長的計算表達(dá)式為。分劃板刻線在某條明條紋位置時游標(biāo)卡尺如圖3所示，則其讀數(shù)為cm。（3）如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖4所示，則在這種情況下測量干涉條紋的間距時，真實值測量值。（填大于“小于”或“等于”）【答案】B31.10小于【詳解】（1）[1]若取下紅色濾光片，在毛玻璃屏上觀察到的是白光（復(fù)色光）的干涉條件，因此觀察到的是彩色條紋。故選B。（2）[2]條紋間距為又聯(lián)立可得單色光波長為[3]20分度游標(biāo)卡尺的精確值為，由圖可知其讀數(shù)為（3）[4]如果測量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上，則在這種情況下測量干涉條紋的間距時，條紋間距測量值將偏大，即真實值小于測量值。7．在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上，如圖（甲）所示，并選用縫間距的雙縫片。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫片間的距離。接通電源使光源正常工作。（1）M、N、P三個光學(xué)組件依次為。A．濾光片、單縫片、雙縫片

B．濾光片、雙縫片、單縫片C．偏振片、單縫片、雙縫片

D．雙縫片、偏振片、單縫片（2）一同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊，如圖（乙）所示。若要使兩者對齊，該同學(xué)應(yīng)如何調(diào)節(jié)。A．左右撥動撥桿

B．旋轉(zhuǎn)濾光片C．旋轉(zhuǎn)測量頭上的手輪

D．旋轉(zhuǎn)遮光筒和測量頭（3）正確操作后，該組同學(xué)用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖（丙）所示，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖（1）所示，圖中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗條紋的編號，此時游標(biāo)卡尺（50分度）如圖（2）所示，讀數(shù)為；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖（3）所示，此時游標(biāo)卡尺如圖（4）所示，讀數(shù)為mm。（4）利用第（3）問測量結(jié)果，已知雙縫與屏的距離為l、雙縫間距為d，計算波長的公式（用題目中給出的字母，，l，d表示）【答案】AD15.02【詳解】（1）[1]雙縫干涉實驗是讓單色光通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，實驗應(yīng)讓白熾燈光通過濾光片形成單色光，再經(jīng)過單縫形成相干光，再通過雙縫形成干涉條紋。故自光源起合理的順序是濾光片、單縫片、雙縫片。故選A。（2）[2]旋轉(zhuǎn)遮光筒和測量頭，分劃板豎線隨之旋轉(zhuǎn)，可使分劃板豎線與亮條紋對齊，撥桿是調(diào)節(jié)雙縫的，旋轉(zhuǎn)濾光片、旋轉(zhuǎn)測量頭上的手輪無法使分劃板豎線與亮條紋對齊。故選D。（3）[3]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為（4）[4]根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式干涉條紋間距為波長的計算公式為8．某學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示裝置測量某種色光的波長，已知雙縫間距離為0.20mm，雙縫到屏間的距離為75.0cm。（1）實驗時，移動分劃板，第1條明條紋對應(yīng)的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖乙所示，第5條明條紋的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖丙所示，丙圖中游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)為mm，該單色光的波長為m。（2）在寫實驗報告時，需將目鏡中所觀察到的現(xiàn)象描繪出來。小明、小華分別畫了轉(zhuǎn)動手輪時所觀察到的初、末兩個視場區(qū)的示意圖如圖丁、戊所示，可判斷（選填“小明”或“小華”）的圖樣存在造假現(xiàn)象。【答案】9.6小華【詳解】（1）[1][2]由圖丙可知，實驗中使用的是10分度的游標(biāo)卡尺，且游標(biāo)的第⑥個刻度與主尺刻度對齊，因此游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為圖乙的讀數(shù)為由題意知得由于得（2）[3]由圖戊可看到初末條紋是同一條紋，所以小華的圖樣存在造假現(xiàn)象。9．用雙縫干涉測光的波長。實驗裝置如圖1所示已知單縫與雙縫間的距離L1，雙縫與屏的距離L2.單縫寬d1，雙縫間距d2，用測量頭來測量光屏上干涉亮條紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準(zhǔn)屏上亮紋的中心，如圖2，記下此時手輪上的讀數(shù)。（1）分劃板的中心刻線對準(zhǔn)第1條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如圖3所示，則對準(zhǔn)第1條時讀數(shù)x1=mm；記錄對準(zhǔn)第4條時讀數(shù)為x2；則計算波長的公式λ=；（2）某同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后，觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對實驗裝置作了一下改動后，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能實現(xiàn)這個效果的是。A．僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B．僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動少許C．僅將單縫與雙縫的位置互換D．僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片【答案】D【詳解】（1）[1]對準(zhǔn)第1條時讀數(shù)為[2]依題意，相鄰亮條紋間距為由聯(lián)立，解得（2）[3]A．由相鄰亮條紋間距表達(dá)式可知僅將濾光片移至單縫和雙縫之間，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，但條紋數(shù)目不變。故A錯誤；B．同理，僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動少許，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，但條紋數(shù)目不變。故B錯誤；C．僅將單縫與雙縫的位置互換，在像屏上觀察不到干涉條紋。故C錯誤；D．僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片，入射光的波長變短，會導(dǎo)致條紋數(shù)目有所增加。故D正確。故選D。10．在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，實驗裝置如圖所示。（1）某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)并觀察了實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點，下列說法中正確的是；A．干涉條紋與雙縫垂直B．單縫和雙縫應(yīng)相互平行放置C．若取下濾光片，光屏上可觀察到白光的干涉圖樣D．想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，可以將單縫向雙縫靠近（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）已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測得雙縫到屏的距離L為0.600m，求所測光的波長為m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（4）雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖。單縫S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源發(fā)出的光在真空中的波長為λ，經(jīng)單縫S后，再經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點?，F(xiàn)在已知玻璃片的厚度為d，玻璃對該光的折射率為1.5，真空中的光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)、外的反射。以下判斷正確的是。A．若玻璃片的厚度d=15λ，則O