第十六章光學

艮考綱考情

近5年考情分析

考題統(tǒng)計

等級

考點要求20222021202020192018

要求

2021?北京

2022?重慶卷?T16

卷?T2

2022?海南卷?T3

2021?海南2018?海南

2022?江蘇卷?T12

卷?T62020?山東2019?全國卷?T16

2022?遼寧卷?T5

2021?湖北卷?T9I卷?T342018?江蘇

2022?山東卷?T7

光的反射和卷?T52020?浙江12019?全國卷?T16

2022?浙江6月

折射II2021?江蘇月卷?T12III卷?T342018?全國I

卷?T8

卷?T72020?浙江72019?海南卷?T34

2022?浙江1月

2021?遼寧月卷?T13卷?T182018?全國II

卷?T11

卷?T4卷?T34

2022?全國乙

2021?浙江省6

卷?T34(2)

月卷?T12

2020?海南

2022?北京卷?T2

2021?浙江省6卷?T5

2022?上海卷?T3

光的干涉衍月卷?門2020?山東2019?北京2018?北京

2022?山東卷?T10

射和偏振II2021?山東卷?T3卷?T14卷?T15

2022?浙江1月

卷?T72020?浙江1

卷?T16

月卷

實驗十五：測

2019?天津

定玻璃磚的

卷?T23

折射率

實驗十六：用2022?海南卷-T14

2021?浙江省62019唆國II

雙縫干涉測2022?浙江6月

月卷?T18卷?T34

光的波長卷?T4

物理觀念：1.理解折射率、光的折射和全反射；2.掌握光的折射和全反射的應用方法；3.進一步

增強物質觀念，認識光的物質性和波動性.

科學思維：1.通過光的干涉、衍射等論證光具有波動性，增強證據意識及科學論證能力；2.利用

核心素養(yǎng)

光的折射和全反射規(guī)律求解問題.

科學探究：通過實驗，觀察光的干涉、衍射和偏振等現象，了解激光的特性，認識波動性.

科學態(tài)度與責任：應用本專題知識解決生活中由光帶來的折射問題，形成探索自然的內在動力.

命題分析：光的折射定律、折射率、全反射現象的考查常以計算題形式出現，是命題熱點、?？?/p>

點；光的干涉、衍射和相對論基本假設則常以選擇題形式出現.

命題規(guī)律趨勢分析：預計以后高考對本專題的考查仍然以光的折射、全反射等光的傳播規(guī)律作為主要命題

方向，但對于光的干涉、衍射、偏振等內容的重要結論也需識記.

該部分內容主要以幾何光學為主，以光的折射現象、全反射現象為主要命題點，需要理解光的干

涉、衍射、偏振等；對于本部分的實驗，要注意對其原理、器材、步驟、數據處理方法、誤差分

備考策略析等的理解。

常見題型有：①光的折射和全反射；②光的干涉和衍射；③光學與數學知識的綜合應用；④電磁

場理論與電磁波的性質；⑤電磁振蕩與電磁波譜；⑥對相對論的初步認識。

位考點梳理

【網絡構建】

折射定律及其應用

16.4用雙縫干涉測光的波長

位考點梳理

1.實驗原理

單色光通過單縫后，經雙縫產生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)紋間距Ax與雙縫間距d、雙

縫到屏的距離/、單色光的波長力之間滿足h=dWl.

2.實驗步驟

(1)觀察干涉條紋

①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如圖所示.

光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏

②接好光源，打開開關，使燈絲正常發(fā)光.

③調節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏.

④安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上,使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約5cm-10cm,

這時，可觀察白光的干涉條紋.

⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋.

(2)測定單色光的波長

①安裝測量頭，調節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋.

②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數可，將該條紋記為第1條亮紋；轉動

手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數①，將該條紋記為第w條亮紋.

③用刻度尺測量雙縫到光屏的距離/(d是已知的).

④改變雙縫間的距離d,雙縫到屏的距離/,重復測量.

3.數據處理

⑴條紋間距以=|手冊I.

⑵波長2=yAx.

(3)計算多組數據，求力的平均值.

4.注意事項

(1)安裝時，注意調節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平

行且間距適當.

(2)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近.

(3)調節(jié)的基本依據是：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸

所致，干涉條紋不清晰一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應正確調節(jié).

隹］題型剖析

1.(2022.江蘇南通.高二期中)小紅做“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗，裝置如圖甲所示，雙縫到

屏的距離為/,雙縫間的距離為小

(1)測得圖乙中A、B位置條紋間的距離為“，則光的波長彳=(用a、/、d表示)。

(2)在不改變?yōu)V光片、雙縫間距的情況下，若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，寫出實驗操作方法

【答案】主將屏向靠近雙縫的方向移動

【解析】(1)［1］根據題意，由圖乙可知，相鄰條紋間距為

.4

由公式—=兄?？傻?，光的波長為

a

。Axdad

A—=—

I7/

（2）⑵根據題意可知，想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，即讓相鄰條紋間距變小，由公式可

a

知，由于不改變?yōu)V光片、雙縫間距，則減小屏到雙縫間的距離，將屏向靠近雙縫的方向移動。

2.（2022.重慶巴蜀中學高二期中）我們用如圖所示的裝置來做“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗。

（1）將實驗儀器按要求安裝在光具座上，則在圖甲中A、8處分別應該安裝的器材和濾光片的位置分別是

A.A處為雙縫、8處為單縫,濾光片在光源和凸透鏡之間

B.A處為單縫、8處為雙縫、濾光片在凸透鏡和A之間

C.A處為雙縫,8處為單縫、濾光片在遮光筒內

D.A處為單縫,B處為雙縫、濾光片在A和B之間

（2）已知雙縫間距d=0.4mm,雙縫到毛玻璃屏間的距離/=0.5m,實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，

調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖

中A,8位置時游標卡尺讀數也如圖中所給出，則

[I1IIIII11

AB

12

010

/位置讀數8位置讀數

①分劃板在圖中A位置時游標卡尺的讀數為4,在8位置時游標卡尺讀數為無〃=mm,

相鄰兩條紋間距Ax=mm（計算結果保留2位有效數字）；

②該單色光的波長4=m；（計算結果保留2位有效數字）

【答案】B16.40.887.0x10-7

【解析】（1）口]從左向右的實驗裝置是光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、光屏。

故選B。

（2）[2]8位置游標卡尺主尺讀數為1.60cm=l6.0mm,游標尺的最小分度為0.1mm,游標尺讀數為

4x0.1mm=0.4mm

故8位置時游標卡尺讀數為

xB=16.0mm+0.4mm=16.4mm

⑶相鄰兩條紋間距為

x-x,16.4-11.1八0。

A4x=-R=-------------mm=0.88mm

n-\7-1

（3）[4]根據條紋間距公式有

Ax=-A,

d

解得

,d\x0.4xl0-3x0.88xlO-3「八

2=-----=----------------------------m=7.0x10m

I0.5

3.（2022.重慶.四川外國語大學附屬外國語學校高三）某實驗小組用雙縫干涉測量光的波長，實驗裝置如

圖甲所示。

（1）將實驗儀器按要求安裝在光具座上，在題圖甲中48處分別應該安裝的器材和濾光片的位置依次是

A.A處為雙縫、8處為單縫,濾光片在光源和凸透鏡之間

B.A處為單縫、B處為雙縫、濾光片在A和B之間

C.A處為雙縫,2處為單縫、濾光片在遮光筒內

D.A處為單縫、8處為雙縫、濾光片在凸透鏡和A之間

（2）己知雙縫間距離d=0.20mm,雙縫到毛玻璃屏間的距離為/=75.0cm,如圖乙所示，實驗時先轉動

測量頭上的手輪，使與游標卡尺相連的分劃線對準圖丙所示的第1條明條紋中心，此時游標卡尺示數如題

圖丁所示，讀數為%=mm,然后再轉動手輪，使與游標卡尺相連的分劃線向右邊移動，直到

對準第5條明條紋中心，如圖丙所示，此時游標卡尺示數如圖戊所示,則游標卡尺上的讀數％=

mm。由以上已知數據和測量數據，可測得該單色光的波長是mo（計算結果保留兩位有效數

字）

f,I1h23i4ii505100510

H-------/-------H1Zn'J

乙丙丁戊

【答案】D0.39.66.2X107

【解析】（1）口］從左向右的實驗裝置是光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、雙屏。

故選D。

（2）［2］由圖丁可知，游標卡尺讀數為

尤1=0+3x0.1mm=0.3mm

［3］由圖戊可知，游標卡尺讀數為

x2=9+6x0.1mm=9.6mm

⑷相連條紋的間距為

人尤9.6-0.3

Ax=-----L=-----------mm=2.325mm

n-14

根據

,d.0.2x103x2.325IO3_

Z=—=--------------------------m=6.2x1in07m

l75x10-2

【點睛】根據實驗原理分析判斷實驗裝置順序，根據條紋間距公式推導波長并計算。

4.（2022.河北?武安市第三中學高二期中）某學習小組在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗中:

（1）用紅色光照射雙縫得到干涉條紋，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，如圖甲所示，

將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數如圖乙所示為______mm；然后同方向轉動測量頭，使分劃

板中心刻線與第8條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數如圖丙所示為mm,則相鄰亮條紋的中心間

距Ax=_______mm。（結果保留三位有效數字）

（2）已知雙縫間距d=0.3mm,雙縫到光屏之間的距離L=1.0m,則紅色光的波長4=m?（結果

保留三位有效數字）

【答案】2.32018.8702.367.08x10"

【解析】（1）四題圖乙螺旋測微器固定刻度示數為2mm,可動刻度示數為32.0x0.01mm,兩者相加為

2.320mm：

⑵題圖丙螺旋測微器固定刻度示數為18.5mm,可動刻度示數為37.0x0.01mm,兩者相加為18.870mm；

[3]相鄰亮條紋的中心間距

（2）[4]依據雙縫干涉條紋間距規(guī)律可得

A=—~7.08xl0-7m

L

5.（2023屆?浙江浙里卷天下高三上學期開學考試）在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，實驗裝

置如圖1所示，A、3、C分別為撥桿上的三個位置。

①下列關于撥桿的功能、安裝及操作的說法中，正確的是o

A.用手撥動撥桿可使單縫與雙縫平行，從而使干涉圖樣更清晰

B.撥桿A端插入單縫上的卡口中，用手左右撥動撥桿的C端使B處左右移動，并帶動2處小孔中套入的

支柱

C.撥桿B處小孔套入雙縫所在處的支柱，用手左右撥動撥桿的C端使A端左右移動，并帶動單縫上的卡

□

D.撥桿8處小孔套入雙縫所在處的支柱，用手上下?lián)軇訐軛U的C端使A端上下移動，并帶動單縫上的卡

口

②已知雙縫間距為0.3mm,以某種單色光照射雙縫時，在離雙縫1.2m遠的屏上，用測量頭測量條紋間距:

先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，此時手輪上的示數為2.10mm,

然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，如圖2所示，此時手輪上的讀數為

______mm,根據以上實驗，測得這種光的波長為m（保留2位有效數字）。

【答案】?.AC##CA?.15.30③.6.3x10-7?6.9x10-7

【解析】

（1）[1]實驗中撥桿的作用在于，當將撥桿8處小孔套入雙縫所在處的支柱，用手左右撥動撥桿的C端使

A端左右移動，并帶動單縫上的卡口位置，使單縫與雙縫平行，從而使干涉圖樣更清晰，AC正確，BD錯

誤。

（2）[2]根據讀數規(guī)律，手輪上的讀數為

15mm+0.02x15mm=15.30mm

[3]根據題意，相鄰兩亮條紋中心的間距

15.30x103-2.10x103co.

AAx=-----------------------------m=2.64x1i0n33m

6-1

根據

AL0

Ax——A

d

解得

2=6,6x107m

6.（2022?遼寧?沈陽市第八十三中學高二開學考試）利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距〃=

0.4mm,雙縫到光屏間的距離/=0.5m,實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調整光路，使得從目鏡中可

以觀察到干涉條紋。

光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏警

甲才——舊臥鏡

，工，""""八，測量頭

（1）某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數也如圖中所給

[1IIIII1

AB

12

||修神IT山地山口八儷1段

010010

4位置讀數H位置讀數

①分劃板在圖中A位置時游標卡尺的讀數為尤4=11.1mm,在2位置時游標卡尺讀數為xB=mm,

相鄰兩條紋間距Ax=nrnio

②該單色光的波長2=_______nmo

（2）如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，如圖所示。則在這種情況下測量干涉條紋的間

距Ax時，測量值_______實際值（填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】15.60.75600大于

【解析】（1）①[1]該游標卡尺的最小分度為0.1mm,則在5位置時游標卡尺讀數為

15mm+0.1mmx6=15.6mm

[2]由圖可知，A處為第1條暗條紋，8處為第7條暗條紋，相鄰兩條紋間距

Ax=-:-------mm=0.75mm

7-1

②[3]由Ax=—Z可得

A=一Ax

代入數據得該單色光的波長

2=600nm

（2）[4]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，則測得的Ax偏大，由公式2=?！?/p>

可知，波長的測量值將偏大。

7.（2022.河南省新鄭市新鄭高級中學高二期末）某同學用圖甲所示的實驗裝置做《用雙縫干涉測量光的

波長》的實驗，他用帶有游標尺的測量頭（如圖乙所示）測量相鄰兩條亮條紋間的距離以。轉動測量頭的

手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋（將這一條紋確定為第一亮條紋）的中心，此時游標尺上的

示數如圖丙所示，再轉動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊第7亮條紋的中心，此時游標尺上的示

數情況如圖丁所示，則圖丁的示數尤2=_____mm。如果實驗所用雙縫之間的距離d=0.20mm,雙縫到屏的

距離L=60cm。根據以上數據可得出光的波長上m（保留2位有效數字）。

L…,，…[291

光C源濾光.片單!縫雙|-縫-----------------屏FH卜芋、世州㈣碗醐M出”一個A,I111￥

0102Q

2cm

丙T

【答案】9.105.0X107

【解析】口］根據游標卡尺的讀數規(guī)律，可知圖丁的示數為

9mm+2x0.05mm=9.10mm

⑵圖丙的讀數為

0mm+2x0.05mm=0.10mm

所以相鄰明條紋間距

.見32.50mm

6

根據

d

解得

。\xd1.50x10-3x0.20x10-3

A=----=m=5.0xl0-7m

L60x10"

8.（2022?河南省新鄭市新鄭高級中學高二期末）某同學在做“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，實驗

裝置如下圖所示。

（1）某同學經過粗略的調試后，出現了干涉圖樣，但不夠清晰，以下調節(jié)做法正確的是

A.旋轉測量頭

B.移動光源

C.撥動金屬撥桿

（2）該同學通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊，如下

圖所示，若要使兩者對齊，該同學應如何調節(jié)。

A.僅左右轉動透鏡B.僅旋轉單縫

C.僅旋轉雙縫D.僅旋轉測量頭

（3）如下圖所示中條紋間距表示正確的是

【答案】CDCE##EC

【解析】（1）口］使單縫與雙縫相互平行，干涉條紋將更加清晰明亮，因此需要增大條紋的寬度，根據公

式

。

A,x=-LA

d

可知增大雙縫到屏的距離或減小雙縫之間的距離都可以增大條紋間距，所以需要左右移動金屬撥桿，故選

C；

（2）［2］發(fā)現干涉圖樣里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊，若要使兩者對齊，該同學應調節(jié)測量頭，分劃

板豎線隨之旋轉，可使分劃板豎線與亮條紋對其，故A、B、C錯誤，D正確；

（3）［3］條紋間距指的是相鄰兩條亮條紋的中心線的距離，或相鄰兩條暗條紋的中心線的距離，因此C、E

正確。

9.（2022?甘肅.慶陽第六中學高二期末）用雙縫干涉測光的波長。實驗裝置如圖1所示，己知雙縫與屏的

距離L2=60cm,雙縫間距d=0.20mm。用測量頭來測量亮條紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪

等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻度線對準亮條紋的中心（如圖2所示），記下

此時手輪上的讀數，轉動測量頭，使分劃板中心刻度線對準另一條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數。

圖3

（1）分劃板的中心刻度線分別對準第1條和第4條亮條紋的中心時，手輪上的讀數如圖3所示，則對準

第1條時讀數x/=2.190mm、對準第4條時讀數忿=______mm；

(2)根據以上條件，可算出這種光的波長大=nm(結果保留3位有效數字)；

(3)若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將(選填“變大”“不變”或“變小”)。

【答案】7.870631變小

【解析】(1)［1］由圖所示可知，對準第4條時讀數為

x4=7.5mm+37.0xO.Olmm=7.870mm

(2)⑵相鄰條紋間距為

Ax=上

3

由條紋間距公式有

可知波長為

(3)［3］因為頻率越高波長越短，根據公式

可知干涉條紋間距將變小。

10.(2022?吉林.汽車區(qū)第三中學高二期末)現用如圖甲所示雙縫干涉實驗裝置來測量光的波長。

(1)在組裝儀器時單縫和雙縫應該相互______放置。(選填“垂至野或“平行”)

光源凸透鏡濾光片單縫雙縫遮光筒毛玻璃屏目鏡

g11

1____/\/\1

［一一11

圖甲

(2)某次測量時，手輪上的示數如圖乙，其示數為________