浙江專版2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題突破練專題24光學(xué)實(shí)驗(yàn)含解析

PAGE7-專題24光學(xué)實(shí)驗(yàn)(建議用時(shí)40分鐘)1.利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)試驗(yàn)中,取雙縫間距d=0.5mm,雙縫與光屏間距離L=0.5m,用某種單色光照耀雙縫得到干涉圖像如圖甲所示,分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖乙所示,則單色光的波長(zhǎng)為________m;若改用頻率較高的單色光照耀,得到的干涉條紋間距將________(選填“變大”“變小”或“不變”)。

【解析】A位置的讀數(shù)為11mm+0.1×1mm=11.1mm,B位置的讀數(shù)為15mm+0.1×6mm=15.6mm,故Δx=15.6-11.17mm=4.574.57×10-3×0.5×10-答案:6.43×10-7變小2.在視察光的雙縫干涉現(xiàn)象的試驗(yàn)中:(1)將激光束照在如圖乙所示的雙縫上,在光屏上視察到的現(xiàn)象是圖甲中的________。

(2)換用間隙更小的雙縫,保持雙縫到光屏的距離不變,在光屏上視察到的條紋寬度將________;保持雙縫間隙不變,減小光屏到雙縫的距離,在光屏上視察到的條紋寬度將________。(均選填“變寬”“變窄”或“不變”)

【解析】(1)雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋,A圖正確。(2)依據(jù)Δx=ldλ知,雙縫間的距離d減小時(shí),條紋間距變寬;當(dāng)雙縫到屏的距離l減小時(shí),答案:(1)A(2)變寬變窄3.在“測(cè)定玻璃的折射率”試驗(yàn)中(1)某同學(xué)在畫玻璃磚邊界時(shí)操作如圖甲所示,請(qǐng)指出其不當(dāng)之處:__________(寫出一點(diǎn)即可)。

(2)試驗(yàn)中,已畫好玻璃磚邊界ab、cd后,不當(dāng)心誤將玻璃磚向上稍平移了一點(diǎn),如圖乙所示,其他操作正確,則測(cè)得玻璃的折射率將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。

【解析】(1)不能用手觸摸玻璃磚的表面,否則很簡(jiǎn)單使得表面變臟;玻璃磚太厚,當(dāng)作尺子用時(shí)簡(jiǎn)單使得畫出的線與實(shí)際有所偏移;(2)如圖所示,實(shí)線表示將玻璃磚向上平移后實(shí)際的光路圖,而虛線是未將玻璃磚向上平移時(shí)作圖時(shí)所采納的光路圖,通過比較發(fā)覺,入射角和折射角沒有變更,則由折射定律n=sinisinr答案:(1)用手觸摸光學(xué)面,拿玻璃磚當(dāng)尺子用(2)不變4.用圖甲所示的試驗(yàn)裝置,做“雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”試驗(yàn): (1)某同學(xué)通過測(cè)量頭的目鏡視察單色光的干涉圖樣時(shí),發(fā)覺里面的兩條紋與分劃板中心刻線未對(duì)齊,如圖乙所示,若要使兩者對(duì)齊,該同學(xué)應(yīng)如何調(diào)整________。

A.僅左右轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡 B.僅旋轉(zhuǎn)單縫C.僅旋轉(zhuǎn)雙縫 D.僅旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭(2)在試驗(yàn)中,雙縫間距d=0.5mm,雙縫與光屏間距離L=0.5m,用某種單色光照耀雙縫得到干涉圖象如圖丙,分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖丁,則圖丁中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________mm,單色光的波長(zhǎng)為________m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

【解析】(1)發(fā)覺里面的亮條紋與分劃板豎線未對(duì)齊,若要使兩者對(duì)齊,該同學(xué)應(yīng)調(diào)整測(cè)量頭,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確;(2)A位置游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.1×1mm=0.1mm,所以最終讀數(shù)為11.1mm。同理,B位置游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為15mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.1×5mm=0.5mm,所以最終讀數(shù)為15.5mm。相鄰兩亮條紋的間距Δx=xB15.5-11.17mm=0.63mm。依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ldλ得,λ=dL答案:(1)D(2)11.16.3×10-75.如圖甲所示,在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”試驗(yàn)中,將試驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20mm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=700mm。接通電源使光源正常工作。 (1)已知測(cè)量頭上主尺的分度值是1毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20小格。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測(cè)量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻線與某條紋A中心對(duì)齊,如圖乙所示,此時(shí)測(cè)量頭上主尺和副尺的示數(shù)狀況如圖丙所示,此示數(shù)為______mm;接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線與某條紋B中心對(duì)齊時(shí),測(cè)量頭上的示數(shù)為8.65mm。利用上述測(cè)量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長(zhǎng)λ=______m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(2)另一同學(xué)按試驗(yàn)裝置安裝好儀器后,視察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對(duì)試驗(yàn)裝置做了一下改動(dòng)后,在像屏上仍能視察到清楚的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動(dòng)可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是________。

A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫向遠(yuǎn)離雙縫方向移動(dòng)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【解析】(1)圖中游標(biāo)卡尺的主尺的刻度為0,游標(biāo)尺的第5刻度與上邊對(duì)齊,則讀數(shù)為:0mm+0.05×5mm=0.25mm,A到B條紋間的距離為8.40mm,由圖可知A到B條紋間的距離為5個(gè)條紋寬度,則:Δx=8.405依據(jù)公式Δx=Ld得:λ=d·ΔxL=0.20×(2)對(duì)試驗(yàn)裝置做了一下改動(dòng)后,在像屏上仍能視察到清楚的條紋,且條紋數(shù)目有所增加,可知各條紋的寬度減小。Δx=Ldλ,僅將濾光片移至單縫和雙縫之間λ、L與d都不變,則Δx不變,故A錯(cuò)誤;僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動(dòng)少許,λ、L與d都不變,則Δx不變,故B錯(cuò)誤;僅將單縫與雙縫的位置互換,將不能正常視察雙縫干涉,故C錯(cuò)誤;僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片,λ減小,L與d都不變,則Δx減小。故D正確。答案:(1)0.254.8×10-7(2)D6.在利用“插針法”測(cè)定玻璃的折射率試驗(yàn)中: (1)(多選)下列操作可以減小試驗(yàn)誤差的是________(選填字母代號(hào))。

A.P1、P2及P3、P4之間的距離適當(dāng)大些B.選擇平行玻璃磚進(jìn)行試驗(yàn)C.入射角適當(dāng)大些D.若有幾塊厚度不同的玻璃磚,應(yīng)選用厚度較小的(2)正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示,此玻璃的折射率計(jì)算式為n=____(用圖中的α、β表示)。(3)同學(xué)在畫界面時(shí),不當(dāng)心將兩界面的間距畫得比玻璃磚寬度略大,則測(cè)得的折射率________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

【解析】(1)選A、C。大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些時(shí),引起的角度誤差會(huì)減小,角度的測(cè)量誤差會(huì)小些,故A項(xiàng)正確;作插針法測(cè)定折射率時(shí),玻璃磚上下表面不肯定要平行,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;為了減小測(cè)量的相對(duì)誤差,選擇的入射角應(yīng)盡量大些,效果會(huì)更好,故C項(xiàng)正確;若有幾塊厚度不同的玻璃磚,應(yīng)選用厚度較大一些的,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)由圖可知,入射角為90°-α,折射角為90°-β;則由折射定律可知:n=sin(90°-(3)用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的試驗(yàn)原理是折射定律n=sinisinr;某同學(xué)畫出的界面都比實(shí)際界面對(duì)外側(cè)平移了一些,如圖,實(shí)線表示實(shí)際的光路圖,虛線表示該同學(xué)畫圖時(shí)間路圖,入射角測(cè)量沒有誤差,而折射角偏大,則依據(jù)折射定律得知,答案:(1)A、C(2)cosαcos7.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在圖1所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。 (1)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)元件的字母排列依次應(yīng)為CE________A。

(2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖2所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊,登記此時(shí)圖3中手輪上的示數(shù)________mm,求得相鄰亮紋的間距Δx為________mm。

(3)為了增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離,可以________。

A.增大單縫和雙縫之間的距離B.增大雙縫和光屏之間的距離C.將紅色濾光片改為綠色濾光片D.增大雙縫之間的距離【解析】(1)為獲得單色線光源,白色光源后面要有濾光片、單縫D、雙縫B;(2)圖3螺旋測(cè)微器固定刻度讀數(shù)為13.5mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為37.0×0.01mm,兩者相加為13.870mm同理:圖2的讀數(shù)為:2.320mm所以Δx=13.870-2(3)依據(jù)雙縫干涉條紋間距規(guī)律Δx=Ldλ可知Δx與單縫和雙縫間的距離無關(guān),故增大單縫與雙縫之間的距離不變更相鄰兩條亮紋之間的距離,故A錯(cuò)誤;增大雙縫與光屏之間的距離L,由上式知,可增大相鄰兩條亮紋之間的距離,故B正確;綠光的波長(zhǎng)比紅光短,由上知,將紅色濾光片改為綠色濾光片,干涉條紋的間距減小,故C錯(cuò)誤;增大雙縫之間的距離d,干涉條紋的間距減小,故D錯(cuò)誤。答案:(1)DB(2)13.8702.310(3)B8.某同學(xué)利用“插針法”測(cè)定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行,正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃磚的折射率計(jì)算式為n=________(用圖中θ1、θ2表示)。

(2)假如有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度________(選填“大”或“小”)的玻璃磚來測(cè)量。

(3)若同學(xué)選用如圖玻璃磚,AA′、BB′為畫出的邊界,則