高三实验专题《测玻璃的折射率》《用双缝干涉测光的波长》

2011届高三实验专题《测定玻璃的折射率》、《用双缝干涉测光的波长》第1页2011届高三实验专题《测定玻璃的折射率》2011-3一、思考题1．根据哪些原理(即公式)可以测定玻璃折射率？需要测量哪几个量？这些量是怎样测出来的？2．用插针法测定玻璃的折射率，哪些针是在放玻璃砖之前就插上了的？哪些是放玻璃砖之后插上的？四个针各怎样定位？第一和第二根针定位时需要用眼睛透过玻璃砖来观察吗？针应当插直还是插歪？第三个针应当靠近还是远离玻璃砖的界面？第四个针和第三个针的距离应当大些还是小些？3．在白纸上记录玻璃砖表面位置的两条直线，哪个是放玻璃砖前画上的？哪个是在放玻璃砖后画上的？画第二条线时留下的痕迹是粗些好还是细些好？为什么？如果这条线画得不很靠近玻璃砖，对测量结果有什么影响？4.为了减少误差，所取的入射角大些好还是小些好？有人说：“入射角不能太大，入射角太大时，光在玻璃砖第二个界面上会发生全反射。”这说法对吗？5．没有量角器和三角函数表，怎样从用插针法所得到的图，测量和计算出玻璃的折射率？只有圆规和刻度尺时怎么办？只有刻度尺时又怎么办？6．用插针法测量折射率时，如果玻璃砖的两个表面不平行对测量结果有什么影响？是否可以用棱镜测量玻璃的折射率？是否可以用半圆玻璃砖测量玻璃的折射率？用这些器材时与用两面平行玻璃砖时原理和方法上有什么异同？7．怎样测量液体介质的折射率？8．实验的两种作图：测量什么量？公式如何？二、练习题1．对于《测定玻璃的折射率》实验中的一些具体问题，几个学生发生了争论，他们的意见正确的是（）A．为了提高测量精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当取大些；B．为了提高测量精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应取小些；C．为了提高测量精确度，入射角应适当取大些；D．为了提高测量精确度，入射角应取小些；E．P1、P2、距离大小，入射角的大小与测量精确度没有关系；F．如果入射角太大，对反射光强，而折射光线太弱，不易观察；G．如果入射角太大，则折射光线将会在玻璃砖内表面发生全反射，而使实验无法进行；H．玻璃砖的宽度宜大一些可以减小确定光路时出现的误差；I．大头针应垂直地插在纸面上。2．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r，作出sini~sinr图象如图所示．下列判断中哪些是正确的？A．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的；B．玻璃的折射率为0.67；C．玻璃折射率为1.5；D．玻璃临界角的正弦值为0.67．3．用如图所示的装置观察光的反射和折射现象并测得玻璃的折射率．在光具盘的中央固定一块半圆柱形玻璃砖，使两者的圆心O重合．使激光束从玻璃砖圆弧面一侧入射，并垂直b’2011届高三实验专题《测定玻璃的折射率》、《用双缝干涉测光的波长》第2页a″M″b″c″丙N″P″Q″d″直径平面通过圆心O沿直线射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上对应位置的刻度．以圆心为轴，入射光束方向不变，逆时针缓慢转动光具盘，同时发现有两束光在光具盘上移动．这两束光将如何移动？____________．亮度将如何变化？。当光具盘转过角时，发现其中一束光刚好消失，则玻璃的折射率n＝________．4．在用“插针法”测定玻璃砖的折射率的实验中，把P1、P2连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为________角，这个角过小会________，过大会使从bb＇面看不到P1、P2的____．若已确定了P1、P2的位置，欲确定P3的位置，应在观察时使P3_____________________．如图所示，甲同学做实验时所画的MN线(入射界面)虽与玻璃砖ab面重合，但PQ线却略向外平移；乙同学的“M＇N＇和P＇Q＇之间距离虽等于a＇c＇，但实验时玻璃砖的a＇b＇、c＇d＇都相对M＇N＇、P＇Q＇平移了一些．取走玻璃砖后，分别按MN、PQ及M＇N＇、P＇Q＇画图求折射率．丙同学做实验时所画的M″N″线(入射界面)虽与玻璃砖a″b″面重合，但P″Q″线却略向内平移；那么，甲测出的折射率将________，乙测出的折射率将________，丙测出的折射率将。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)5．（04广西）如图所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和β，便可求得玻璃得折射率。某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应该采取的措施是；若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是；若他已正确地测得了的α、β的值，则玻璃的折射率n=。6．如右图所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的截面积，棱镜的另外两个锐角也是已知的，∠B=θ，紧贴直角边AC的是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，使得从AB面的出射光线与SO重合。在这种情况下仅需要测量出就可以算出棱镜的折射率的表达式n=。7．等腰直角三棱镜ABO的两个腰长都是16cm，如图所示。为了测定它的折射率，将棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴重合，从OB边的C点注视A棱，发现A棱的视位置在AO边上的D点，在C、D两点插上大头针，看出C点的坐标位置（0，12），D点坐标位置（9，0），由此计算出棱镜的折射率为ACBSO2011届高三实验专题《测定玻璃的折射率》、《用双缝干涉测光的波长》第3页8．如图所示，用某种透光物质制成直角三棱镜ABC在垂直AC面的直线MN上插上大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像与P2的像重合，再在观察这一侧先后插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置，并标出AB界面的位置。移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面相交于D点，量出该直线与AB面的夹角为45º；则该透射物质的折射率n=，请画出完整光路图。9．（06年全国2卷）一块玻璃砖用两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）。现要测定此玻璃的析射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）带有刻度的直角三角板、量角器。实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示。然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）。用P1、P2的连线表示入射光线。（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置。（2）然后，移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。简要写出作图步骤。（3）写出θ1、θ2表示的折射率公式为n＝。10．（06年东城一模21题）利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。（A）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是，他应该采取的措施是_________.（B）为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插枚大头针。（C）请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“×”表示，做出光路图。为了计算折射率，应该测量的量（在光路图上标出），有：，计算折射率的公式是。11．（06年丰台二模）某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示。①在图上画出所需的光路。OP1P2MNAB×P1×P2×P3×P4ACBP1P230ºP2P22011届高三实验专题《测定玻璃的折射率》、《用双缝干涉测光的波长》第4页②为了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有（要求在图上标出）。③写出计算折射率的公式n=。参考答案1．ACF；2．ACD；3．从玻璃砖圆弧面射出的光束将逆时针转动，在空气中的折射光束将顺时针转动；从玻璃砖圆弧面射出的光束亮度将变强，在空气中的折射光束的亮度将变弱；1/sin。4．入射，使测量误差偏大，像，同时挡住P1、P2的像，偏小，不变，偏大．5．在白纸上画一条与+y轴夹角较小的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在直线OA上；在y0区域透过玻璃砖看到P1、P2的像，插上P3，恰能挡住P1、P2的像；sinsin。6．SO与AB的夹角，coscos；7．4/3；8．2，图略。9．(1)在bb′一侧观察P1、P2（经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2（或P1）的像和P3、P4的位置如图.(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交与N，如图所示，连接ON；⑤∠P1OD=θ1，∠CON=θ2.(3)21sinsin10．(A)光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来；向上移动半圆柱形玻璃砖，使到达圆弧面上光线的入射角小于临界角；(B)1枚；(C)光路图如右图，光在圆弧面上D点发生折射，法线为OD直线，测出入射角i和折射角r，折射率irnsinsin11．①光路如图所示;②∠i和∠r；③rinsinsin2011届高三实验专题《用双缝干涉测光的波长》一、思考题1．用双缝干涉测量光的波长根据的是什么公式？公式中“L”的含意是什么？如何测量？公式中“d”的含意是什么？为什么给出“d”的值而不让同学测量？公式中“x”的含意是什么？有同学说x是亮条纹的宽度，有同学x是相邻明（或暗）条纹中心线之间的距离，谁的理解是对的？“x”是怎么测出来的？为了减小测量x的误差，采取什么办法？2．光源灯丝什么样形状较好？灯丝取向应当怎样？OP1P2MNirP3DAB×P1×P2×P3×P4ir2011届高三实验专题《测定玻璃的折射率》、《用双缝干涉测光的波长》第5页3．单色光源、相干光源各是如何得到的？4．改变双缝间距离、双缝到光屏间距离以及入射光的颜色，对双缝干涉条纹的宽度各有什么影响？5．白光的干涉条纹什么样？中央条纹什么色？单色光的干涉条纹是什么样的？中央条纹是明条纹还是暗条纹？6．如果在双缝前分别放置红色和蓝色的滤光片，在光屏上会看到什么现象？7．把双缝遮挡住其中一个，在光屏上将看到什么现象？衍射条纹与干涉条纹区别是什么？二、练习题1．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中(1)已知双缝到光屏之间的距离为600mm，双缝之间的距离为0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm．某同学在用测量头测量时，先将从测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹