《湖北省光谷第二高級中學(xué)高三物理 專題4 光學(xué)重要實驗的創(chuàng)新與設(shè)計定稿（通用）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《湖北省光谷第二高級中學(xué)高三物理 專題4 光學(xué)重要實驗的創(chuàng)新與設(shè)計定稿（通用）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題4 光學(xué)重要實驗的創(chuàng)新設(shè)計 專題概述考情分析光學(xué)重要實驗有兩個：測定玻璃的折射率和用雙縫干涉測光的波長。前者為幾何光學(xué)的知識的考查，后者為光的干涉知識的考查。高考中對光學(xué)實驗的命題以教材中的實驗原理、實驗操作步驟和實驗誤差分析為重點，前者的實驗題經(jīng)常出現(xiàn)選擇題中，后者的實驗往往考查基本公式和基本規(guī)律。復(fù)習(xí)指導(dǎo)光學(xué)實驗與電學(xué)實驗相比較，應(yīng)該更容易掌握。測定玻璃的折射率的實驗中以考查折射定律為核心，要求能熟練畫光路圖、理解入射角與折射角的定義、熟練操作實驗過程并親自做實驗、運用數(shù)學(xué)圓的知識通過刻度尺測量長度來巧妙代替用量角器測角度從而減小實驗誤差；用雙縫干涉測光的波長實驗中以考查相鄰的兩條亮（

2、暗）條紋間距的公式為核心，要求熟練掌握測量頭讀數(shù)方法，會分析不同單色光的波長、屏與雙縫間距離、雙縫間距對相鄰的兩條亮（暗）條紋間距的影響。典例調(diào)研考點一測定玻璃的折射率的創(chuàng)新設(shè)計AP1P2P3xyOM【調(diào)研1】如圖，畫有直角坐標系Oxy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標的原點，直邊與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，是直線OA與y軸正方向的夾角，是直線OP3與軸負方向的夾角，只要直線OA畫得合適，且P3的位置取得正確，測得角和，便可求得玻璃得折射率。（1）某學(xué)生在用上述方法測量玻

3、璃的折射率，在他畫出的直線OA上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像，他應(yīng)該采取的措施是_。（2）若他已透過玻璃磚看到了P1、P2的像，確定P3位置的方法是_。（3）若他已正確地測得了的、的值，則玻璃的折射率n=_.【解析】（1）由于光線是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)的，如果入射角度過大，會導(dǎo)致在x軸上發(fā)生全反射現(xiàn)象，而在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像，故采取的措施為減小入射角，在白紙上另畫一條與y軸正方向的夾角較小的直線OA，然后按正確的實驗進行操作。（2）插入P3后，P3剛好能擋住P1、P2的像

4、，說明光線從玻璃中入射到空氣中的出射光線經(jīng)為OP3，這樣P1、P2的像就被P3擋住。（3）根據(jù)折射定律，注意角為光疏介質(zhì)中的角，其正弦值要大，才能保證折射率n大于1，符合折射定律的規(guī)律?！敬鸢浮浚?）在白紙上另畫一條與y軸正方向的夾角較小的直線OA，把大頭針P1、P2豎直地插在所畫的直線上，直到在y0的區(qū)域內(nèi)透過玻璃磚能看到P1、P2的像。（2）插上P3后，P3剛好能擋住P1、P2的像。（3）OP2P2P1P1【方法歸類】1、測定玻璃的折射率的實驗，難點在于找到入射角和折射角，正確理解折射定律公式中分子與分母的大小關(guān)系。2、同時本實驗的誤差分析也是高考中常考的方式，關(guān)鍵在于在于將測量過程中的光

5、路圖與還原真實實驗（或正確實驗操作步驟）的比較，通過折射定律進行合理分析。注意玻璃磚的兩個側(cè)面在白紙上的位置的正確劃線與實際操作中的劃線的區(qū)別、入射光線的入射點的正確操作與實際操作的區(qū)別、出射光線的出射點的正確操作與實際操作的區(qū)別、入射點與出射點的正確操作與實際操作的區(qū)別等幾個方面，是正確進行誤差分析的必經(jīng)之路。3、該實驗的原理中要求用量角器測量入射角和折射角，但由于量角器本身是粗測的儀器，故該實驗原理常常會有其它更加合理的原理代替，如圖所示，將入射點O作為圓心，以入射光線的延長線OP2為半徑做圓，此圓與折射光線相交于P1，則入射角的正弦值sin = P2 P2/OP2，折射角的正弦值sin

6、= P1 P1/OP1，OP1與OP2為圓的半徑，故折射率n = = ，這樣用測量OP1與OP2的長度來代替用量角器測量角度，大大減小了測量的誤差。考點二測光的波長實驗的創(chuàng)新設(shè)計【調(diào)研2】010 150 5 1025 30圖a圖b在某次用雙縫干涉測光的波長的實驗中，已知雙縫到光屏之間的距離是600mm，雙縫之間的距離是0.20mm，某同學(xué)在用測量頭測量時，先將測量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線對準某條亮紋（記作第1條）的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖a所示然后他轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準第7條亮紋的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖b所示這兩次示數(shù)依次為_mm和_mm由此可以計算出這次實驗中所測得的單

7、色光的波長為_nm（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）【解析】測量頭就是螺旋測微器，對于第一次第1條亮紋中心對應(yīng)的讀數(shù)，從固定刻度讀出0.5mm,可動刻度讀出14.10.01mm=0.141mm，故總讀數(shù)為：0.5mm+0.141mm=0.641mm；第二次第7條亮紋中心對應(yīng)的讀數(shù)可按照同樣的方法讀出為10.293mm。所以六條亮紋的總間距即兩次讀數(shù)之差9.652mm，可求得相鄰亮紋中心的距離x1.609mm，再由算出波長為536 nm?！敬鸢浮?.641；10.293；536【誤點警示】利用雙縫干涉測光的波長實驗的易錯點主要有：1、測量頭的讀數(shù)，要注意掌握游標卡尺與螺旋測微器的讀數(shù)方法；2、相鄰兩條亮（

8、暗）條紋的距離公式，注意L為屏與雙縫之間的距離，d為雙縫間距；3、為了減小測量誤差，兩次測量頭的分劃板中心刻線對準的亮條紋之間有多個亮條紋，要注意相鄰兩條亮條紋間距在計算時的處理；4、計算中要謹記單位換算與統(tǒng)一。創(chuàng)新預(yù)測1用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像。P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示（1）在本題的圖上畫出所需的光路（2）為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是 、 ，在圖上

9、標出它們（3）計算折射率的公式是n 2學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)。某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計了一個測液體析射率的儀器如圖所示在一個圓盤上。過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，然后在圖中右上方區(qū)域觀察Pl、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住Pl、P2，同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值則：（1）若AOF=30，OP3與OC的夾角為30，則P

10、3處所對應(yīng)的折射率的值為 （2）圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率值大?答： （3）做AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為 .3如圖所示，一束細的復(fù)色光從空氣中射到半球形玻璃體球心O點，經(jīng)折射分為a、b兩束光，分別由P、Q兩點射出玻璃體。PP、QQ均與過O點的界面法線垂直.設(shè)光線a、b在玻璃體內(nèi)穿行所用時間分別為ta、tb，則ta: tb等于（ ）A.QQ:PP B.PP:QQ C.OP:OQ D.OQ:OP4在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋若在雙縫中的一條縫前放一紅色濾光片，在另一條縫前放一綠色濾光片，此時（ ）A只有紅色和綠色的干涉條紋，其他顏色的

11、雙縫干涉條紋消失B紅色和綠色的干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在C任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D屏上無任何光亮【創(chuàng)新預(yù)測答案】ir1、（1）如圖所示【解析】如圖，畫出通過Pl、P2的入射光線交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O/，則光線OO/就是入射光線Pl P2在三棱鏡中的折射光線（2）i；r【解析】在所畫的圖上，標明入射角i和折射角r，并畫出虛線部分用量角器測量出i和r或用刻度尺測出線段 EF、OE、GH、OG的長度（3）【解析】根據(jù)折射定律，折射率等于入射角的正弦值與折射角的正弦值的比值：，或根據(jù)，得：。2（1）【解析】入射角為i= AOF=

12、30，折射角r = EOP3=60，根據(jù)折射定律n = =。（2）p4 【解析】P4位置對應(yīng)的折射角r較大，故對應(yīng)的折射率也較大。（3）1【解析】K處對應(yīng)的折射角為30，根據(jù)折射定律可得n = 1 。3A【解析】不同單色光對玻璃的折射率不同，由公式n，t，其中r為半球玻璃半徑，v為單色光在玻璃中的傳播速度，可知所用的時間ta: tbQQ:PP 。.4C【解析】根據(jù)產(chǎn)生雙縫干涉的條件，應(yīng)使通過雙縫的光為同頻率的相干光源當(dāng)雙縫前分別放置紅色或綠色濾光片后，通過雙縫的兩列光的頻率不同，將不發(fā)生干涉，屏幕上將觀察不到干涉條紋，因此選項A、B是錯誤的當(dāng)雙縫前分別放置紅色或綠色濾光片后，雖然不發(fā)生干涉，但每個縫分別發(fā)生紅光或綠光的衍射，因此屏上仍有光亮，可見選項C正確，選項D是錯誤的總之，只有選項C正確