第62讲 光学实验（练习）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）.docx

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MN，将玻璃砖底边与MN重合，在纸上标记玻璃砖顶点a；

②将大头针竖直插在合适的位置，再移动大头针，用视线观察，在挡住和玻璃砖顶点a处竖直插入；

③移走玻璃砖和大头针，过作直线交MN于O点，用圆规以O为圆心、以Oa为半径画圆，交于b点，如图。

请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率n。

(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：。（用相应字母符号表示）

(3)请提出一条减少实验误差的方案：。

【答案】(1)

(2)

(3)改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值

【详解】（1）如图所示，过作的垂线，过作的垂线，垂足为，过作的垂线，垂足为。

（2）玻璃折射率

计算公式为

（3）减少实验误差的方案：改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值。

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。

(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”）

【答案】(1)B

(2)1.57

(3)不变

【详解】（1）A.入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；

B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；

C．相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。

故选B。

（2）设半圆柱体玻璃砖的半径为，根据几何关系可得入射角的正弦值为

折射角的正弦值为

折射率

可知图像斜率大小等于折射率，即

（3）根据（2）中数据处理方法可知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不变。

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aa′的夹角为α，插了两枚大头针P1和P2，1、2、3、4分别是四条直线。

(1)在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在线上（选填：“1”“2”“3”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aa′的夹角为β，则玻璃砖的折射率n＝；

(3)若描出玻璃砖两边界线aa′、bb′后，不小心将玻璃砖沿OA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”）。

【答案】(1)2

(2)

(3)不变

【详解】（1）由折射定律知，光线通过平行玻璃砖后平行且向一侧发生侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小于入射角，则出射光线向左侧偏移，即可能在2上。

（2）由题可知，折射率为

（3）不小心将玻璃砖沿OA方向平移了，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由可知，测得的折射率将不变。

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n，实验步骤如下：（????）

a．把玻璃砖放到白纸上，使其直径与AB边重合，圆心与O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O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sini-sinr的关系图线，如图乙所示

e．用激光沿平行于OC方向射向直径面上的D点，用插针法确定出射光线通过直线OC上的F点

f．改变激光入射点D的位置，重复实验

g．用刻度值和铅笔画一条直线AB，再在合适的位置做AB的垂线OC，相交于O点

(1)实验步骤的正确顺序为。

(2)该半圆柱形玻璃砖的折射率n=。

(3)O、D两点之间的距离L与半径R的比值