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(共39张PPT)
第62讲 光学实验
2026届高考物理人教版一轮复习
01
考情分析
目标导航
目录contents
02
知识导图
思维引航
03
考点探究
考法突破
04
真题练习
命题洞见
01
考情分析
目标导航
1.掌握测量玻璃折射率的原理及方法。
2.学会用插针法确定光路，并会测量玻璃的折射率。
3.掌握由测光的波长的原理，并能测单色光波长。
4.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法。
本节内容在2024年全国各省共出现4次，出现的省份有：
安徽·高考物理第11题
河北·高考物理第11题
湖北高考物理第11题
浙江高考物理第11题
考情分析
考情分析
目标导航
02
知识导图
思维引航
思维导航
光学实验
测量玻璃砖的折射率
用双缝干涉测量光的波长
实验原理
数据处理
注意事项
误差分析
03
考点探究
考法突破
考
航
导
点
试验：测量玻璃砖的折射率
考点1
试验：用双缝干涉测量光的波长
考点2
(1)铺白纸、画线
①将白纸用图钉固定在木板上
②画出两边界线和、法线、入射光线AO
(2)插针与测量
①在AO上插上两枚大头针，在玻璃砖另一侧通过
观察插上大头针
②移去玻璃砖和大头针，连接交于，连接
③测出入射角、折射角
知识点1. 实验步骤
考点一　测量玻璃砖的折射率
知识固本
折射率
知识点二、数据处理
1.计算法：用量角器测量入射角和折射角，并查出其正弦值和。算出不同入射角时的，并取平均值。
2.图像法：改变不同的入射角，测出不同的折射角，作出的图像，由可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。
3.“单位圆法”：以入射点O为圆心、以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线于点，过E作的垂线EH，过作的垂线，如图所示，，，，则。只要用刻度尺量出EH、的长度就可以求出。
考点一　测量玻璃砖的折射率
知识固本
知识点三、注意事项
1.玻璃砖要有一定的厚度，不能过薄。
2.入射角不宜过大或过小，一般控制在 到之间。
3.大头针要竖直插在白纸上，且距离应适当大一些。
4.玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。
5.操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面。
6.实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
考点一　测量玻璃砖的折射率
知识固本
考点一　测量玻璃砖的折射率
知识固本
知识点四、误差分析
1.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，以减小测量的相对误差。
3.作图时，玻璃砖的宽度绘制有误差，或因所画的两边界线不平行等原因出现误差。
1.(1)如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”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和。O为直线AO与的交点。在直线AO上竖直地插上两枚大头针。下面关于该实验的说法正确的是_______。
A.插上大头针，使挡住的像
B.插上大头针，使挡住和的像
C.为了减小作图误差，和的距离应适当大些
D.为减小测量误差，的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好
E.若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测量玻璃的折射率
ABCE
考向1：教材原型实验
考向洞察
理清楚测量玻璃砖折射率的实验步骤
(2)在“测量玻璃的折射率”实验中：
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，他认为还缺少器材，请你写出所缺器材的名称：________________。小朱同学将器材配齐后，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，插上第四枚大头针应使其遮挡住__________________。
刻度尺和量角器
②为取得较好的实验效果，下列操作正确的是_____。
A.必须选用上下表面平行的玻璃砖 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.大头针和及和之间的距离适当大些
CD
考向1：教材原型实验
考向洞察
甲
以及
的像
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O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图丙所示，若他测得
，则可求出玻璃的折射率____。
1.5
④若小朱同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系如图所示，
他的其他操作均正确，且均以、 为界面画光路图。则该同学测得
的折射率测量值______真实值(填“大于”“小于”或“等于”)
小于
考向1：教材原型实验
考向洞察
实线为作出的实际光路图，虚线为以为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图，比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知，折射角测量值偏大，则测得的折射率偏小。
3.某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达面上的O点后反射到N点射出，用大头针在白纸上标记
O点、M点和激光笔出光孔Q的位置；
②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与面的边界交于P点，如图所示；
③用刻度尺测量PM和OM的长度和的示数如图所示，为_______cm。测得为。
考向2：创新拓展实验
考向洞察
2.25
注意刻度尺、螺旋测微器读数时需要估读，但游标卡尺读数时不需要估读
(3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式___；由测得的数据可得折射率为_____(结果保留3位有效数字)。
1.51
(4)相对误差的计算式为。为了减小测量的相对误差，实验中激光在M点入射时应尽量使入射角__________。
稍小一些
考向2：创新拓展实验
考向洞察
利用折射定律求解，注意其中的几何关系
4.某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图6所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为间的距离为，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离为，玻璃砖厚度。
(1)请作出到达B点光线的光路图。
(2)玻璃的折射率____，光在玻璃中的传播速度________光在真空中传播速度，结果均保留2位有效数字)。
1.2
利用折射定律和n= 求解，解题时，注意其中的几何关系
考向2：创新拓展实验
考向洞察
1. 实验原理
测出乙图中的和，用图丙的测量头测出两条相邻亮条纹间距，由，则可计算出波长 。
知识点1. 实验原理及步骤
考点二　用双缝干涉测量光的波长
知识固本
2. 实验步骤
（1）器材的安装与调整
①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；
②安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为；
③在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
（2）测定单色光的波长
①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央；
③用刻度尺测量双缝到光屏间距离。
知识点1. 实验步骤及原理
考点二　用双缝干涉测量光的波长
知识固本
知识点2：数据处理
1.相邻亮条纹间距的计算：，可多测几组不同的对应的，求平均值。
2.用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离，由公式得计算波长。
考点二　用双缝干涉测量光的波长
知识固本
1.调节双缝干涉装置时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
2.放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。
3.调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。
4.不要直接测，要测多条亮条纹的间距再计算得到，这样可以减小误差。
5.白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外侧。
知识点3：注意事项
考点二　用双缝干涉测量光的波长
知识固本
1.双缝到光屏的距离的测量存在误差。
2.测条纹间距带来的误差
(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
(2)误认为为亮条纹的宽度。
(3)分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。
(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。
知识点4：误差分析
考点二　用双缝干涉测量光的波长
知识固本
1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
考向1：教材原型实验
考向洞察
(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法中正确的是____。
A.干涉条纹与双缝垂直
B.单缝和双缝应相互平行放置
C.若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近
BC
(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。
13.870
考向1：教材原型实验
考向洞察
注意螺旋测微器的读数方法：
测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm)
(3)已知双缝间距为，测得双缝到屏的距离为，求所测量光的波长为______ 结果保留3位有效数字)。
利用公式 可求
2.某同学利用如图所示装置测量某种单色光波长。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。回答下列问题：
(1)关于本实验下列说法正确的是_____。
A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
C.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
D.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以换用间距更小的双缝
AC
考向1：教材原型实验
考向洞察
(2)某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图6中所示，则A位置对应的读数为_____mm。B位置对应的读数为，则所测单色光的波长约为_____结果保留整数部分)。
10.9
624
考向1：教材原型实验
考向洞察
(3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图所示，在这种情况测量相邻条纹间距，则波长的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
大于
3.洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，___相当于另一个“缝”。
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离，单缝到光屏的距离，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为，则该单色光的波长_________结果保留1位有效数字)。
考向2：拓展创新实验
考向洞察
利用公式 可求单色光的波长，注意的取值
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离_____。
A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向右移动一些
C.将光屏稍向右移动一些 D.将光源由红色光改为绿色光
AC
考向2：拓展创新实验
考向洞察
利用公式 分析条纹间距的变化情况
4.假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度。
实验过程如下：
(1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；
(2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；
(3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上。
(4)打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上。
考向2：拓展创新实验
考向洞察
(5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示。用刻度尺测出两点间的距离为______cm，则两相邻暗纹中心之间的距离_____cm。
(6)测得玻璃片到光屏的距离，已知该红色激光的波长，利用公式求出双划痕间距_____mm，即为刀片厚度(结果保留2位有效数字)。
0.10
10.50
2.10
考向2：拓展创新实验
考向洞察
04
真题练习
命题洞见
1.浙江·高考真题)如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和 B、顶角大小为)的折射率。
①在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于O点；
②将侧面A沿放置，并确定侧面B的位置
③在上竖直插上大头针和，从侧面B透过玻璃砖观察和，插上大头针，
要求能挡住_______(选填“”、“”或“和”)的虚像；
④确定出射光线的位置________(选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线的夹角为，则玻璃砖折射率___。
和
不需要
真题练习·命题洞见
理解插针法测折射率的方法
(1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是___。(填正确答案标号)
A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和
B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点
C．实验时入射角应尽量小一些，以减小实验误差
2.安徽·高考真题)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验.
B
真题练习·命题洞见
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面.保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示.此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关.频率大，折射率____(填“大”或“小”)
大
真题练习·命题洞见
(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角，测得折射角分别为、，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃 n介质（填“”或“”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
偏转程度越明显，折射率越大
3.河北·高考真题)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图1所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
单色光类别
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据，判断单色光1为______(填“红光”或“绿光”)。
绿光
真题练习·命题洞见
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，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M。
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线、，、是垂足，并用米尺分别测量、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。根据这些数据作出图像，如图（b）所示。
4.湖北·高考真题)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：
真题练习·命题洞见
(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O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据图像，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”或“不变”）
B
真题练习·命题洞见
1.57
不变
5.海南·高考真题)用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的处有激光点，移走玻璃砖，光点移到处，回答下列问题：
(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；
（2）已经测出，则折射率 __________________(用表示)；
（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会 （填“变大”，“变小”或“不变”）。
真题练习·命题洞见
变小
通过作图，可判断S1S2的间距变化
求折射率时，注意几何关系

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