（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十五章 第4講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)_用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)精練（含解析）

《（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十五章 第4講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)_用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)精練（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十五章 第4講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)_用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)精練（含解析）（6頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講 實(shí)驗(yàn):測(cè)量玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng) A組　基礎(chǔ)鞏固 1.如圖1所示,在測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)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(xiàng)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

2、,在紙上標(biāo)出大頭針P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出)。為測(cè)量該種玻璃的折射率,兩位同學(xué)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(cè)量DE、GF的長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖　　　(選填“甲”或“乙”),所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式n=　　　(用代表線段長(zhǎng)度的字母DE、GF表示)。? 答案?、貰D?、谝摇EGF 解析?、僭诶忡R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(shè)AB界面入射光線的入射角為α,

3、折射角為β,根據(jù)折射規(guī)律得n=sinαsinβ,根據(jù)幾何關(guān)系有:對(duì)于甲圖,sin α=DER,sin β=GFOG,對(duì)于乙圖,sin α=DER,sin β=GFR,可知僅通過測(cè)量ED、FG的長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖乙,折射率 n=sinαsinβ=DEGF。 2.(2017豐臺(tái)二模節(jié)選)某同學(xué)利用“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置”測(cè)定紅光的波長(zhǎng)。已知雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為L(zhǎng),將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中心對(duì)齊,并將該條紋記為第1亮條紋,其示數(shù)如圖所示,此時(shí)的示數(shù)為　　　　mm。然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第5亮條紋的中心對(duì)齊,讀出示數(shù),并計(jì)算第5亮條紋與第1亮條紋的中心線

4、間距離為Δx。由此可得該紅光的波長(zhǎng)表達(dá)式為　　　(用字母表達(dá))。? 答案　2.430(2.428~2.432)　λ=d4L·Δx 解析　讀數(shù)為:2 mm+0.01×43.0 mm=2.430 mm,Δx4=Ldλ,得:λ=Δx4Ld。 3.(2018海淀二模節(jié)選)某同學(xué)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀測(cè)量光的波長(zhǎng),如圖甲所示。 甲 ①實(shí)驗(yàn)中選用的雙縫間距為d,雙縫到像屏的距離為L(zhǎng),在像屏上得到的干涉圖樣如圖乙所示,分劃板刻線在圖乙中A、B位置時(shí),游標(biāo)卡尺的讀數(shù)分別為x1、x2,則入射的單色光波長(zhǎng)的表達(dá)式為λ=　　　　　　。? ②分劃板刻線在某條亮條紋位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖丙所示,則其讀數(shù)為　　

5、　　 mm。? 乙 丙 答案?、?x2-x1)d6L?、?1.10 解析　①由題意可知,第A條亮條紋中心和第B條亮條紋中心之間的距離為6個(gè)條紋間距,故Δx=x2-x16,再由Δx=Ldλ,得λ=(x2-x1)d6L。 ②主尺讀數(shù)為31 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為2×0.05 mm=0.10 mm,因此游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為31 mm+0.10 mm=31.10 mm。 B組　綜合提能 1.在用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa'、bb'與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②和③所示,其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚,乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均

6、正確,且均以aa'、bb'為界面畫光路圖,則 (1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? (2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? (3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比　　　　。? 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(cè)定折射率時(shí),會(huì)導(dǎo)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(cè)折射率時(shí),只要操作正確,折射率與玻璃磚形狀無關(guān)。 (3)用圖③測(cè)折射率時(shí),因?yàn)榻缑鎎b'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

7、,所以測(cè)得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變。 2.某校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)液體折射率的儀器。如圖所示,在一個(gè)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(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)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(xué)們通過計(jì)算,預(yù)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

8、角為30°,則P3處刻的折射率的值為　　　　。? (2)圖中P3、P4兩處,對(duì)應(yīng)折射率大的是　　　　。? (3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處對(duì)應(yīng)的折射率為　　　　　　　　。? 答案　(1)3或1.73　(2)P4　(3)1 解析　(1)根據(jù)折射定律有n=sinθ1sinθ2,題中θ1=∠EOP3=π2-∠COP3=60°,θ2=∠AOF=30°,所以n=sin60°sin30°=3≈1.73。 (2)在折射角相同的情況下,圖中P4對(duì)應(yīng)的∠EOP4大于P3所對(duì)應(yīng)的∠EOP3,所以P4處對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的折射率應(yīng)為1。

9、 3.(2017海淀零模節(jié)選)如圖甲所示,在“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中,將實(shí)驗(yàn)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(cè)量頭上主尺的分度值是1毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20個(gè)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)情況如圖丙所示,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,測(cè)得A到B條紋間的距離為8.40 mm。利用上述測(cè)量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)

10、濾光片射向雙縫的色光的波長(zhǎng)λ=　　　　m(保留2位有效數(shù)字)。? ②另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)裝置做了一下改動(dòng)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(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.僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動(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 答案　①0.25　4.8×10-7?、贒 解析?、儆螛?biāo)尺上有20個(gè)小格,精確度為0.05 mm,游標(biāo)尺上第五條刻線對(duì)齊主尺上某條刻線,則示數(shù)為0.05×5 mm=0.25 mm。 相鄰亮(暗)條紋間距Δx=8.4×10-35 m=Ldλ,解得λ=4.8×10-7 m。 ②若條紋數(shù)目增加,則相鄰亮(暗)條紋間距Δx變小,由Δx=Ldλ知,僅將紅色濾光片換成綠色濾光片,λ變小,則Δx變小。 6