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.doc

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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①、②和③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(cè)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(cè)觀察P1和P2的像。 圖1 圖2 ①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 ②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(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Δx。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 ①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λ=　　　　m(保留2位有效數(shù)字)。 ②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。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 ①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)x1。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; ②已知雙縫與屏的距離為L,雙縫間距為d。計算波長的公式λ=　　　　;(用題目中給出的字母表示) ③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(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(jù)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(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)偏小　(2)不變　(3)可能偏大、可能偏小、可能不變 解析　(1)用圖①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②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③測折射率時,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　①BD?、谝摇? 解析　①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P1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。 ②設AB界面入射光線的入射角為α,折射角為β,根據(jù)折射規(guī)律得n=,根據(jù)幾何關系有:對于甲圖,sin α=,sin β=,對于乙圖,sin α=,sin β=,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(2.428~2.432) λ=Δx 解析　讀數(shù)為:2 mm+0.0143.0 mm=2.430 mm,=λ,得:λ=d。 4.答案?、?.25　4.810-7?、贒 解析　①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0.055 mm=0.25 mm。 相鄰亮(暗)條紋間距Δx= m=λ,解得λ=4.810-7 m。 ②若條紋數(shù)目增加,則相鄰亮(暗)條紋間距Δx變小,由Δx=λ知,僅將紅色濾光片換成綠色濾光片,λ變小,則Δx變小。 5.答案?、?.700?、凇、蹨p小雙縫間距離　 增大雙縫到屏的距離 解析　(1)①固定刻度讀數(shù)“1.5”,可動刻度讀數(shù)“20.0”,故x2=1.5 mm+20.00.01 mm=1.700 mm。 ②由Δx=λ,Δx=,可得λ=。 ③由Δx=λ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(jù)折射定律有n=,題中θ1=∠EOP3=-∠COP3=60,θ2=∠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?nèi)康惯^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(cè),B錯誤;由Δx=λ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(shù),D正確。