2026高考物理大一轮复习-实验十七：测量玻璃的折射率实验十八：用双缝干涉实验测量光的波长【课件】

这是一份2026高考物理大一轮复习-实验十七：测量玻璃的折射率实验十八：用双缝干涉实验测量光的波长【课件】，共60页。PPT课件主要包含了第76课时，实验原理，P2的像，P2的像和P3，稍小一些，×10－7，课时精练，OE的长度L，P1和P2，不需要等内容，欢迎下载使用。
实验十七：测量玻璃的折射率　实验十八：用双缝干涉实验测量光的波长
考点一　实验：测量玻璃的折射率
考点二　实验：用双缝干涉测量光的波长
如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过一块两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B，从而画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO'，求出折射角θ2，再根据n＝________或n＝______计算出玻璃的折射率。
实验：测量玻璃的折射率
2.实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺(刻度尺)、铅笔。3.实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上。(2)在白纸上画一条直线aa'，并取aa'上的一点O为入射点，作过O点的法线MM'。(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两个大头针。(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa'对齐，并画出另一条长边的对齐线bb'。
(5)眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1被P2挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住 ，再插上P4，使P4挡住 。(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O'B及出射点O'，连接O、O'得到线段OO'。(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。(8)改变入射角，重复实验。
4.数据分析(1)计算法用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的n＝______，并取平均值。
5.误差分析本实验误差主要来源于确定入射光线、出射光线时的准确性以及入射角和折射角的测量造成的偶然误差。
6.注意事项(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O之间、P3与O'之间距离要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。(3)操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线。(4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。
某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度　　　　。A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线(互相平行)和四个大头针扎下的针孔如图所示，其中实验操作正确的是　　　　。
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图甲所示，则玻璃的折射率n＝　　 。(用图中线段的字母表示)
(4)在用插针法测量玻璃的折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置(图中阴影)的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；乙同学测得的折射率与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2024·湖北卷·11)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AA'和BB'，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，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MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用刻度尺分别测量MM'、PP'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y－x图像，如图(b)所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是_______(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y－x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”)。
(2023·广东卷·11)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ef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ef面的边界交于P点，如图(a)所示；③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图(b)所示，d1为______ cm，测得d2为3.40 cm。
(3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n＝　 　 ；由测得的数据可得折射率n为　　　　(结果保留3位有效数字)。
实验：用双缝干涉测量光的波长
1.实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中单色光波长λ与双缝间距d、双缝到屏的距离l、相邻两条亮(暗)条纹间距Δx之间满足λ＝_____。2.实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示。
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。③调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。④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 ，二者间距约为5~10 cm。⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
(2)测量单色光的波长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心，记下此时手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an。③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)。④改变双缝间的距离d，双缝到光屏的距离l，重复测量。
5.注意事项(1)安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。(3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。
(八省联考·云南·11)某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管(LED)发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d＝0.450 mm，双缝到毛玻璃的距离l＝365.0 mm，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。
当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心，手轮上的读数为x1＝2.145 mm；当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为x5＝4.177 mm。完成下列填空：(1)相邻两条亮条纹间的距离Δx＝　　　　　 mm； 
(3)待测LED发出光的波长为λ＝　　　　 nm(结果保留3位有效数字)。 
洛埃在1834年设计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S'。(1)通过洛埃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h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝　　　　 m(结果保留1位有效数字)。
(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
1.(多选)(2024·江西卷·9)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量 头等元件B.透镜的作用是使光更集中C.单缝的作用是获得线光源D.双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多
2.(2024·山东潍坊市二模)某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率n，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d；②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心O，过O点画出法线；将玻璃砖沿画出的半圆形位置放好，玻璃砖直径AB与竖直放置的光屏MN垂直并接触于A点；③用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心O，如图甲所示，在光屏MN上可以观察到两个光斑C、D；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑D恰好消失时停止移动，用铅笔在白纸上标记此时光斑E的位置，移走玻璃砖和光屏。
根据以上步骤，回答下列问题：(1)测得半圆形玻璃砖直径D的读数如图乙所示，则d＝　　　　 cm；
(2)为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率n，还需测量的一个物理量及表示它的字母为　 　　　；
(3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式n＝　　　。(用所给字母表示)
(2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比　　　　。A.增加B.不变C.减小
(3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有　　　　。A.减小缝宽B.使单缝靠近传感器C.增大缝宽D.使单缝远离传感器
4.(2024·河北卷·11(1))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：
根据表中数据，判断单色光1为　　　　(填“红光”或“绿光”)。
(2)将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef；(3)在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住__________(选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像；
5.(2024·浙江6月选考·16Ⅲ)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θ)的折射率。(1)在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；
(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ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n＝　　　。
6.(2024·江西萍乡市二模)某同学利用可伸缩万向支架、激光笔和长方体透明水槽测量水的折射率，如图所示，激光笔固定在万向支架上，调节高度和角
度，使激光平行于水槽正立面(如图中所示的横截面)，从水槽的左上角射入，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部的光点A。往水槽内缓慢注入清水，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部光点B(图中未画出)和水面CD的位置，在水槽正立面用记号笔画直线，连接水槽左上角和A点，相交CD于E点，用刻度尺分别测量EA的长度L1＝20.0 cm，EB的长度L2＝15.0 cm，水面CD距水槽底部高度h＝12.0 cm。由此可得：
(1)B点处于A点的　　侧(选填“左”或“右”)。
(2)激光入射角的正弦值sin i＝　　　(结果保留两位有效数字)。
(3)水的折射率n＝　　　　(结果保留三位有效数字)。
7.(2024·山东潍坊市三模)1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)。应用洛埃镜测量单色光波长的原理如下：如图所示，S'是单缝S通过平面镜成的像，如果S被视为双缝干涉中的一个缝，S'相当于另一个缝。单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹。
请回答下列问题：(1)若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为h和D，光屏
上形成的相邻两条亮纹(或暗纹)间距离为Δx，则单色光的波长λ＝　 　；
相位有π的变化，称为“半波损失”。已知h远小于D，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互______(选填“加强”或“减弱”)。
(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近90°时，反射光与入射光相比，
8.(2025·广东实验中学月考)某同学在测量圆柱形玻璃砖的折射率时，步骤如下：①先用游标卡尺测出圆柱形玻璃砖的直径D，示数如图甲所示；②用圆规在白纸上画出直径为D的圆，标记圆心“O”；③把白纸固定在水平木板上，将玻璃砖和白纸上的圆边缘对齐放好；④用水平激光以一定角度照射圆柱形玻璃砖侧面，调整好角度后，依次在透射光线和入射光线经过处，各插入两枚大头针；⑤移走玻璃砖和大头针，在白纸上得到实验数据，如图乙所示。
不考虑光线在玻璃砖内反射后再折射出的光线。请回答下面问题：(1)游标卡尺的读数为　　　　 mm；
(2)在图乙上完善光路图(画出完整光路和法线)；
(3)实验数据处理时，延长入射光线和透射光线，用量角器测得夹角为150°。又测得入射面法线与反射面法线间夹角为120°，则该玻璃砖的折射率n＝　　　；
(4)如果在②中所画圆的圆心位置正确，但直径比真实值偏大了，则测出的折射率和真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。