2019年高考物理一輪復習 第十五章 光學 實驗 測定玻璃的折射率 實驗 用雙縫干涉測光的波長檢測1.在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中,甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關系分別如圖、和所示,其中甲、丙兩同學用的是矩形玻璃磚,乙同學用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確,且均以aa、bb為界面畫光路圖,則(1)甲同學測得的折射率與真實值相比(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(2)乙同學測得的折射率與真實值相比(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(3)丙同學測得的折射率與真實值相比。2.如圖1所示,在測量玻璃折射率的實驗中,兩位同學先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡,并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側畫出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,再從棱鏡的右側觀察P1和P2的像。圖1圖2此后正確的操作步驟是。(選填選項前的字母)A.插上大頭針P3,使P3擋住P2的像B.插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像C.插上大頭針P4,使P4擋住P3的像D.插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像正確完成上述操作后,在紙上標出大頭針P3、P4的位置(圖中已標出)。為測量該種玻璃的折射率,兩位同學分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線,如圖2甲、乙所示。在圖2中能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖(選填“甲”或“乙”),所測玻璃折射率的表達式n=(用代表線段長度的字母ED、FG表示)。3.xx北京豐臺二模,21(1)某同學利用“雙縫干涉實驗裝置”測定紅光的波長。已知雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為L,將測量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中心對齊,并將該條紋記為第1亮條紋,其示數如圖所示,此時的示數為mm。然后轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第5亮條紋的中心對齊,讀出示數,并計算第5亮條紋與第1亮條紋的中心線間距離為x。由此可得該紅光的波長表達式為(用字母表達)。4.xx北京海淀零模,21(1)如圖甲所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20 mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離L=700 mm。然后,接通電源使光源正常工作。甲已知測量頭上主尺的分度值是1毫米,副尺(游標尺)上有20個小格。某同學調整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻線與某條紋A中心對齊,如圖乙所示,此時測量頭上主尺和副尺的示數情況如圖丙所示,此示數為mm;接著再轉動手輪,使分劃板中心刻線與某條紋B中心對齊,測得A到B條紋間的距離為8.40 mm。利用上述測量結果,經計算可得經濾光片射向雙縫的色光的波長=m(保留2位有效數字)。另一同學按實驗裝置安裝好儀器后,觀察到光的干涉現象效果很好。若他對實驗裝置做了一下改動后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數目有所增加。以下改動可能實現這個效果的是。A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫遠離雙縫移動少許C.僅將單縫與雙縫的位置互換D.僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片5.“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗裝置如圖甲所示。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成,已知雙縫與屏的距離為L,雙縫間距為d。丙如圖乙所示,移動測量頭上的手輪,使分劃板的中心刻線對準第1條亮紋的中心,記下此時手輪上螺旋測微器的讀數x1。轉動測量頭,使分劃板的中心刻線向右移動對準第4條亮紋的中心,此時手輪上螺旋測微器的讀數x2如圖丙所示,則讀數x2=mm;已知雙縫與屏的距離為L,雙縫間距為d。計算波長的公式=;(用題目中給出的字母表示)對于某種單色光,為增加相鄰亮紋間的距離,可采取或的方法。綜合提能1.某校開展研究性學習,某研究小組根據光學知識,設計了一個測液體折射率的儀器。如圖所示,在一個圓盤上,過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。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,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2,在圓周EC部分插上P3,使P3擋住P1、P2的像。同學們通過計算,預先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據P3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。(1)若AOF=30,OP3與OC之間的夾角為30,則P3處刻的折射率的值為。(2)圖中P3、P4兩處,對應折射率大的是。(3)做AO的延長線交圓周于K,K處對應的折射率為。2.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中:(1)實驗裝置采用雙縫干涉儀,它由各部分光學元件在光具座上組成,現準備了下列儀器:A.光源,B.雙縫片,C.單縫片,D.濾光片,E.光屏(其中雙縫片和光屏連在遮光筒上)。把以上儀器安裝在光具座上時,正確的排列順序是。(2)(多選)關于本實驗,正確的說法是()A.實驗時應調節(jié)各器件中心共軸,并且單縫和雙縫的縫應相互平行B.觀察到的白光的干涉圖樣是:可以看到彩色的干涉條紋,中央為一條白亮的零級干涉條紋;彩色條紋的排列,以零級亮條紋為中心左右對稱,在第一級亮條紋中紫色在最外側C.看到白光的干涉條紋后,在單縫前面放上紅色或綠色濾光片,即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋,且紅條紋的間距比綠條紋的間距大D.測量時應使測量頭的分劃板的中心刻線對齊條紋的中心再讀數答案精解精析基礎鞏固1.答案(1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變解析(1)用圖測定折射率時,會導致玻璃中折射光線偏折小了,所以折射角增大,折射率減小。(2)用圖測折射率時,只要操作正確,折射率與玻璃磚形狀無關。(3)用圖測折射率時,因為界面bb部分在玻璃磚外側,部分在內側,故無法確定折射光線偏折的大小,所以測得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變。2.答案BD乙解析在棱鏡的左側畫出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,確定入射光線,然后在棱鏡的右側插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,再插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像,從而確定出射光線。設AB界面入射光線的入射角為,折射角為,根據折射規(guī)律得n=,根據幾何關系有:對于甲圖,sin =,sin =,對于乙圖,sin =,sin =,可知僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖乙,折射率 n=。3.答案2.430(2.4282.432)=x解析讀數為:2 mm+0.0143.0 mm=2.430 mm,=,得:=d。4.答案0.254.810-7D解析游標尺上有20個小格,精確度為0.05 mm,游標尺上第五條刻線對齊主尺上某條刻線,則示數為0.055 mm=0.25 mm。相鄰亮(暗)條紋間距x= m=,解得=4.810-7 m。若條紋數目增加,則相鄰亮(暗)條紋間距x變小,由x=知,僅將紅色濾光片換成綠色濾光片,變小,則x變小。5.答案1.700減小雙縫間距離 增大雙縫到屏的距離解析(1)固定刻度讀數“1.5”,可動刻度讀數“20.0”,故x2=1.5 mm+20.00.01 mm=1.700 mm。由x=,x=,可得=。由x=可知,對于某種單色光,若要增加相鄰亮紋間的距離,可以減小雙縫間距離,或增大雙縫到屏的距離。綜合提能1.答案(1)或1.73(2)P4(3)1解析(1)根據折射定律有n=,題中1=EOP3=-COP3=60,2=AOF=30,所以n=1.73。(2)在折射角相同的情況下,圖中P4對應的EOP4大于P3所對應的EOP3,所以P4處對應的折射率大。(3)因A、O、K在一條直線上,入射角等于折射角,所以K處對應的折射率應為1。2.答案(1)ADCBE(或EBCDA)(2)ACD解析(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確順序為:光源、濾光片、單縫片、雙縫片、光屏,或把它們全部倒過來也可,因此,答案為ADCBE或EBCDA。(2)實驗時應使各器件的中心位于遮光筒的軸線上,且使單縫與雙縫平行,A正確;白光的干涉圖樣是彩色條紋,中央為白色亮條紋,在第一級亮條紋中紅色在最外側,B錯誤;由x=得紅條紋的間距大于綠條紋的間距,C正確;為了減小誤差,應使分劃板的中心刻線對齊條紋中心再讀數,D正確。