專題75測(cè)定玻璃的折射率用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)（原卷版）

2024年高考物理一輪大單元綜合復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)練專題75測(cè)定玻璃的折射率、用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1測(cè)定玻璃的折射率目標(biāo)2用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量玻璃的折射率，掌握光線發(fā)生折射時(shí)入射角和折射角的確定方法。實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，當(dāng)光線AO以一定的入射角θ1穿過(guò)兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而得出折射光線OO′和折射角θ2，再根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq\f(PN,QN′)計(jì)算出玻璃的折射率。實(shí)驗(yàn)器材白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長(zhǎng)方形玻璃磚?！纠?】（1）“測(cè)量玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在白紙上放好玻璃磚，和分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面，如圖甲所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針和，用“×”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察，并依次插上大頭針和，在插和時(shí)，應(yīng)使。（選填正確選項(xiàng)前的字母）A．插上大頭針，使僅擋住的像B．插上大頭針，使擋住的像和的像C．插上大頭針，使擋住和、的像D．插上大頭針，使僅擋?。?）在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是。（選填正確選項(xiàng)前的字母）A．為了減小作圖誤差，和的距離應(yīng)適當(dāng)取大些B．如果光在界面的入射角大于臨界角，光將不會(huì)進(jìn)入玻璃磚C．不論光以什么角度從射入，經(jīng)一次折射后到達(dá)界面都能射出（3）另一位同學(xué)在“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，為了防止筆尖碰到玻璃磚面而損傷玻璃磚，該同學(xué)畫(huà)出的玻璃磚界面、如圖乙所示。其他操作均正確，該同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比。（填“偏大”“偏小”或“不變”）二、用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)驗(yàn)?zāi)康?.理解雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理。2.觀察雙縫干涉圖樣，掌握實(shí)驗(yàn)方法。3.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，光源發(fā)出的光，經(jīng)過(guò)濾光片后變成單色光，再經(jīng)過(guò)單縫S時(shí)發(fā)生衍射，這時(shí)單縫S相當(dāng)于一個(gè)單色光源，衍射光波同時(shí)到達(dá)雙縫S1和S2之后，S1、S2雙縫相當(dāng)于兩個(gè)步調(diào)完全一致的單色相干光源，產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長(zhǎng)λ、雙縫間距離d及雙縫與屏的距離l有關(guān)，其關(guān)系式為：Δx＝eq\f(l,d)λ，因此，只要測(cè)出Δx、d、l即可測(cè)出波長(zhǎng)λ。兩條相鄰亮(暗)條紋間的距離Δx用測(cè)量頭測(cè)出。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖所示。實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺?！纠?】某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量光的波長(zhǎng)。（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在光屏上得到了明暗相間的條紋，則下列說(shuō)法正確的是。A．單縫到雙縫的距離越遠(yuǎn)，條紋間距越大B．條紋間距與雙縫間的距離有關(guān)C．若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可以換用雙縫到光屏距離更短的遮光筒D．若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可以換用兩縫間距更小的雙縫（2）已知實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到分劃板中心刻線與第1條亮條紋中心對(duì)齊時(shí)，手輪的讀數(shù)如下方左圖所示；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板中心刻線與第7條亮條紋中心對(duì)齊時(shí)，手輪的讀數(shù)如下方右圖所示，則相鄰兩條亮條紋之間的距離為mm。（3）已知雙縫到光屏之間的距離為L(zhǎng)，雙縫之間的距離為d，條紋間距為，則該色光的波長(zhǎng)為（用L、d、表示）；如果，，則該色光的波長(zhǎng)為nm?！揪C合提升專練】1．某小組的甲、乙同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率，如圖1所示。（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列操作正確的是。A．必須選擇邊界平行的玻璃磚B．選擇的入射角應(yīng)盡量小些C．沒(méi)有刻度尺時(shí)，可以將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線D．大頭針P1、P2和P3、P4之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些（2）甲同學(xué)手頭有圓規(guī)和刻度尺但沒(méi)有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，OA為半徑畫(huà)圓，交延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直法線的直線，與法線的交點(diǎn)分別為B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖2所示。用刻度尺測(cè)得AB的長(zhǎng)度為x1，CD的長(zhǎng)度為x2，則玻璃磚的折射率n=（用x1，x2表示）。（3）乙同學(xué)正確操作后，在實(shí)驗(yàn)中多次改變?nèi)肷浣?，測(cè)出多組相關(guān)角度θ1、θ2，作出的圖像，如圖3所示，則此玻璃磚的折射率n=。（4）若該同學(xué)在確定P4位置時(shí)，不小心把P4位置畫(huà)得偏左了一些，則測(cè)出來(lái)的折射率。（選填“偏大”“偏小”“不變”）2．如圖所示的陰影部分ABC為一透明光學(xué)元件的橫截面，AC為圓心在O的圓弧面，ABCO構(gòu)成正方形?，F(xiàn)要測(cè)定該元件的折射率，可供選用的器材還有：大頭針、筆、刻度尺、圓規(guī)、平整的木板、圖釘、白紙。I．某小組進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)將步驟補(bǔ)充完整。（1）將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫(huà)出光學(xué)元件的橫截面圖，標(biāo)好對(duì)應(yīng)關(guān)系，把光學(xué)元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫(huà)線對(duì)齊；（2）在O點(diǎn)豎直插大頭針P1。（3）選擇合適的點(diǎn)豎直插大頭針P2，在BC外側(cè)調(diào)整視線觀察到大頭針P1和P2的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住，P4擋??；（4）移去大頭針和光學(xué)元件，記錄好P2、P3和P4的孔洞位置，在固定好的白紙上作出直角坐標(biāo)系xoy，Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合，用刻度尺測(cè)出P2、P3和P4在直角坐標(biāo)系xoy中的坐標(biāo)P2（2，1.5），P3（7，7），P4（10，11）。則此光學(xué)元件折射率測(cè)量值為n=（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；II．根據(jù)小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)精確度A．應(yīng)選用較粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)B．應(yīng)選用較細(xì)的大頭針完成實(shí)驗(yàn)C．插在光學(xué)元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當(dāng)小些D．插在光學(xué)元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當(dāng)大些3．制作近視眼鏡時(shí)需要控制鏡片的厚度。某同學(xué)猜想：制作相同度數(shù)的眼鏡，鏡片的厚度與其材料的折射率相關(guān)。為探究該猜想，他找來(lái)度數(shù)相同、鏡片厚度不同的兩副眼鏡，以及兩個(gè)形狀相同的半圓形玻璃磚1（與厚鏡片材質(zhì)相同）和玻璃磚2（與薄鏡片材質(zhì)相同）。設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：a.用刻度尺測(cè)出半圓形玻璃磚的直徑D；b.在木板上固定一張白紙，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出磚的邊界，移走玻璃磚，在紙上標(biāo)出圓心O、直徑AB、AB的垂線OC；c.將玻璃磚1放在白紙上，使之與邊界完全重合，用長(zhǎng)直刻度尺M(jìn)N緊靠A點(diǎn)并與AB垂直放置；d.調(diào)節(jié)激光器，使光線沿PO射向圓心O，并使長(zhǎng)直尺M(jìn)N的左右兩端均出現(xiàn)亮點(diǎn)，記下左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為，右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)距離為。e.移走玻璃磚1，將玻璃磚2置于玻璃磚1原來(lái)位置，使光線仍沿PO方向射向圓心O，并使長(zhǎng)直尺M(jìn)N的左右兩端均出現(xiàn)亮點(diǎn)，并記下左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為。（1）畫(huà)出步驟d、e中對(duì)應(yīng)的光路圖；()（2）玻璃磚1的折射率可表示為；（3）測(cè)得，可知厚鏡片材質(zhì)的折射率比薄鏡片材質(zhì)的折射率（填“大”或“小”）。該實(shí)驗(yàn)主要采用的實(shí)驗(yàn)方法是（選填“放大法”“理想實(shí)驗(yàn)法”“替代法”）4．某同學(xué)在家里進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)，他先點(diǎn)燃蠟燭將無(wú)色玻璃片熏黑，再用刀片在玻璃片上筆直劃過(guò)，這樣便得到了單縫和不同間距雙縫的縫屏。將所得到的縫屏以及激光筆、光屏等利用鐵架臺(tái)組裝成圖甲所示的裝置，用于研究光的衍射和干涉。（1）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光屏上觀察到如圖乙所示的明暗相間的條紋，則該同學(xué)所安裝的縫屏是（選填“單縫”或“雙縫”）；（2）該同學(xué)利用裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光屏上觀察到的條紋如圖丙所示，由刻度尺讀出A、B兩亮紋間的距離x=cm；測(cè)得縫屏上雙縫間的寬度d=0.150mm，雙縫到光屏間的距離L=1.50m，則該激光的波長(zhǎng)λ=m（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；（3）為使光屏上觀察到的條紋更密集，可采取的操作是。A．換用雙縫間距更大的縫屏B．增大縫屏與光屏之間的距離C．增大激光源與縫屏之間的距離5．在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)按照題目要求回答下列問(wèn)題。（1）甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是（填“甲”、“乙”）。（2）將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，并用此裝置測(cè)量綠光的波長(zhǎng)。元件代號(hào)ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透綠光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為。（填寫(xiě)元件代號(hào)）（3）在光屏上得到的干涉圖樣如圖丁所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺（20分度）如圖所示，則其讀數(shù)mm；在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖己所示，其讀數(shù)105.60mm。（4）已知該裝置中雙縫間距d=0.50mm，雙縫到光屏的距離L=0.50m，則實(shí)驗(yàn)中計(jì)算波長(zhǎng)的表達(dá)式（用d、L、x1、x2的符號(hào)表示），由以上所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長(zhǎng)為nm。6．如圖所示，用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量光的波長(zhǎng)。（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)節(jié)光具座上放置的各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上，并保證單縫和雙縫（填“平行”或者“垂直”）。（2）若從目中看到干涉條紋太密，要想減少?gòu)哪跨R中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，需將毛玻璃屏向（填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）雙縫的方向