（北京專用）2020版高考物理總復習 第十五章 第4講 實驗：測量玻璃的折射率實驗_用雙縫干涉實驗測量光的波長精練（含解析）

《（北京專用）2020版高考物理總復習 第十五章 第4講 實驗：測量玻璃的折射率實驗_用雙縫干涉實驗測量光的波長精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（北京專用）2020版高考物理總復習 第十五章 第4講 實驗：測量玻璃的折射率實驗_用雙縫干涉實驗測量光的波長精練（含解析）（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講 實驗:測量玻璃的折射率 實驗:用雙縫干涉實驗測量光的波長 A組　基礎鞏固 1.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

2、,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DE、GF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DE、GF表示)。? 答案?、貰D　②乙　DEGF 解析?、僭诶忡R的左側畫出一條直線,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,

3、折射角為β,根據(jù)折射規(guī)律得n=sinαsinβ,根據(jù)幾何關系有:對于甲圖,sin α=DER,sin β=GFOG,對于乙圖,sin α=DER,sin β=GFR,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=sinαsinβ=DEGF。 2.(2017豐臺二模節(jié)選)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

4、間距離為Δx。由此可得該紅光的波長表達式為　　　(用字母表達)。? 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)某同學用雙縫干涉實驗儀測量光的波長,如圖甲所示。 甲 ①實驗中選用的雙縫間距為d,雙縫到像屏的距離為L,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,游標卡尺的讀數(shù)分別為x1、x2,則入射的單色光波長的表達式為λ=　　　　　　。? ②分劃板刻線在某條亮條紋位置時游標卡尺如圖丙所示,則其讀數(shù)為　　

5、　　 mm。? 乙 丙 答案?、?x2-x1)d6L　②31.10 解析?、儆深}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,游標尺讀數(shù)為2×0.05 mm=0.10 mm,因此游標卡尺的讀數(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

6、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　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? (2)乙同學測得的折射率與真實值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? (3)丙同學測得的折射率與真實值相比　　　　。? 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,部分在內(nèi)側,故無法確定折射光線偏折的大小

7、,所以測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

8、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)作AO的延長線交圓周于K,K處對應的折射率為　　　　　　　　。? 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。

9、 3.(2017海淀零模節(jié)選)如圖甲所示,在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”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。利用上述測量結果,經(jīng)計算可得經(jīng)

10、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 答案　①0.25　4.8×10-7?、贒 解析?、儆螛顺呱嫌?0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0.05×5 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