2020屆高考物理一輪復習檢測：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

1、第4講 實驗：測定玻璃的折射率實驗：用雙縫干涉測光的波長基礎鞏固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(2)甲同學測得的折射率與真實值相比（填乙同學測得的折射率與真實值相比（填“偏大”、“偏小”或“不變”“偏大”、“偏小”或“不變”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的三鏡,并確定A

2、B和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線 ，并在線上豎直插上兩枚大頭針P和P2,再從棱鏡的右側(cè)觀察Pi和P2的像。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,使自擋住Pi、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Pi、P2的像測量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，如圖2甲、乙所示。在圖 2中能夠僅通過兩位同學分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路

3、和若干輔助線（用代表線段長度的字母 ED FG表示）。d,3.2017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(shù)如圖所示，此時的示數(shù)為 mm然后轉(zhuǎn)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(shù)，并計算第5亮條紋與第1亮條紋的中心線間距離為Ax。由此可得該紅光的波長表達式為（用字母表達）。4.2017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

4、器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L=700 mmo然后，接通電源使光源正常工作。北源凸透瑜 蠡丸片單彈KXS 也也徜- . .FP寓房去&I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(diào)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(shù)情況如圖丙所示，此示數(shù)為 mm接著再轉(zhuǎn)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(jié)果，經(jīng)計算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長入= m（保留2位有效數(shù)字）。另一同學按實驗裝置安裝好儀器后，觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好

5、。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(shù)目有所增加。以下改動可能實現(xiàn)這個效果的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(gòu)成，已知雙縫與屏的距離為L,雙縫間距為do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(shù) xi。轉(zhuǎn)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(shù)X2如圖丙所示,則讀數(shù)X2=mm;已知雙縫與

6、屏的距離為L,雙縫間距為d。計算波長的公式 入=;（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，可采取的方法。綜合提能1 .某校開展研究性學習，某研究小組根據(jù)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。作兩條相互垂直的直徑 BC EF。在半徑OA±，垂直盤面插上兩枚大頭針 Pi、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 Pi、也在圓周EC部分插上P3,使P3擋住Pi、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

7、樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的 值。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(xiàn)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(diào)節(jié)各器件中心共軸，并且單縫和雙縫的縫

8、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(cè)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(shù)答案精解精析基礎鞏固1 .。答案（1）偏?。?）不變（3）可能偏大、可能偏小、可能不變士解析（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

9、率時，因為界面bb'部分在玻璃磚外側(cè)，部分在內(nèi)側(cè)，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(cè)畫出一條直線 ，并在線上豎直插上兩枚大頭針 Pi和P2,確定入射光線，然后在棱鏡的右側(cè)插上大頭針 P3,使P3擋住Pi、P2的像，再插上大頭針P4,使P4擋住P3和Pi、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3 ,根據(jù)折射規(guī)律得n=£inag",根據(jù)幾何關系有：對于甲圖,sin a =,sincrof口,對于乙圖，sin a = R ,sinsi：艮,可知僅通過測量ED

10、rinft口 e比日GFFG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)入=, A xlx L必噓解析 讀數(shù)為:2 mm+0.01 X 43.0 mm=2.430 mm, “ =入，得：入= "d。4 .。答案0.254.8 X 10-7 D相鄰亮（暗）條紋間距Ax=8.4K1。*m= 入,解得入=4.8 X 10 -7 m。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(shù)為 0.05 X 5 mm=0.25 mm若條紋數(shù)目增加，則相鄰亮(暗)條紋間距Ax變小，由Ax=區(qū)入知，僅將紅色濾光片

11、換成綠色濾光片，入變小，則Ax變小。*一舞“日5 . *答案1.700 元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(shù)“ 1.5”，可動刻度讀數(shù)“ 20.0"，故X2=1.5 mm+20.0X0.01 mm=1.700 mmL區(qū)一工。日由Ax= "入，Ax= *，可得入= 短。由AX= 日入可知，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 ”或 1.73(2)P 4 (3)1rin 9、«解析 (1)根據(jù)折射定律有 ne'"'題中。尸/EOP=-/COP=60° ,。2=/AOF=30，所以由iM”n=(2)2.答案=1.73。在折射角相同的情況下，圖中P4對應的/ EOR大于P3所對應的/ EOP3,所以P4處對應的折射率大。因A、Q 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。(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