- 实验:测定玻璃的折射率
- 共208题
(8分)某研究性学习小组利用插针法可以测量半圆形玻璃砖的折射率。实验探究方案如下: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通过玻璃砖后的光路,从而求出玻璃的折射率.实验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。
(1)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路,最少应插_______枚大头针。
(2)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,作出光路图.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______________。
正确答案
(1) 1
(2)入射角i和折射角r
(包括光路图每空各2分)
试题分析:(1)本实验入射光线与MN垂直,进入玻璃砖后不改变方向,与半圆面有一个交点,只需要在找到出射光线上一个点就可以确定出射光线的方向,所以只需要再插1枚大头针就行了。
(2)利用光的折射计算折射率,需要知道入射角i和折射角r,光的折射率为。
点评:中等难度。本实验是通过测量入射角和折射角,查其正弦值,再代人中求玻璃的折射率.本实验存在两个缺点:第一,麻烦;第二,易产生较大误差.下面介绍一种改进方法:找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆心,以任意长为半径画圆,分别与AO、OO'(或OO'的延长线)交于C点和D点,过C、D两点分别向法线NN'作垂线,交NN'于C'、D'点,用直尺量出CC'和DD'的长,如图所示.
由,
,又OC=OD=R,因此玻璃的折射率
.用同样的方法再多测几组值,求出n,然后求平均值,即为所求玻璃砖的折射率.显然,以边长替代入射角、折射角的正弦值既方便又准确.
(8分)
(1)为进行“杨氏双缝干涉实验”,现准备了下列仪器:
A.白炽灯 B.双窄缝片 C.单窄缝片 D.滤光片 E.白色光屏
把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是: (填写字母代号).
(2)在双缝干涉实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法是
A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B.增大双缝到屏的距离
C.减少双缝间距
D.增大双缝间距
(3)在用双缝干涉测光的波长的实验中:⑴已知双缝到光屏之间的距离是600mm,双缝之间的距离是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,先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如左图所示。然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数如右图所示。这两次示数依次为_______mm和______mm。
正确答案
(1) ADCBE (2) ABC (3) 0.642 10.298 (各2分)
试题分析:(1)下图是实验装置图,根据实验图可知排列顺序为ADCBE
(2)本题中d代表双缝间距离,L代表双缝到光屏的距离,根据可知,改用波长较长的光(如红光)作为入射光、增大双缝到屏的距离L,减少双缝间距d,都可以增大条纹宽度。故选ABC.
(3)读数方法和螺旋测微器一样,所以读作:0.642mm和10.298mm
点评:容易题。螺旋测微器是日常生活和工厂中经常使用的一种精度较高的测量长度的仪器,能正确地使用和读数是一种起码的技能,它是高考的热点.
螺旋测微器的读数原则是:①以毫米为单位.②整数部分由固定刻度的整数决定.③小数部分则由固定部分的半刻度和可动部分的示数共同决定.若固定部分过半刻线,则可动部分的示数加上0.5,若没有过半刻线,就由可动部分的示数来确定.有一点必须明确,示数一定要读到小数点后面的第三位.
在实验“测定玻璃的折射率”中,得到了如图所示的初步结果图,虚线是玻璃砖的位置,P1、P2、P3和P4是四枚大头针的位置.
(1)为了提高测量的准确度,实验中下列做法合理的是
(2)在已经得到的初步结果图的基础上,按实验要求将该图补充完整,并在图上标出计算玻璃的折射率n需要的物理量.折射率n的计算式是n=
.(请用补充完整后的图中标出的物理量表达,并说明式中各物理量的物理意义).
正确答案
(1)AD (2)如图,二条线各1分。
i是入射角(1分) r是折射角(1分)
试题分析:(1)插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些,以减小确定光路方向时出现的误差,A正确;B错误;实验时入射角不能太小(接近零度),否则会使测量误差加大;也不能太大(接近90°),否则会不易观察到P1、P2的像。C错误;选择玻璃砖时,玻璃砖的宽度应适当大些以减小确定光路方向时出现的误差,D正确;故选AD
(2)如图所示,根据几何知识可得 i是入射角, r是折射角
点评:光线以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线对应的出射光线的,从而求出折射光线'和折射角,再根据求解
双缝干涉的实验装置如图11所示,其中,滤光片的作用是 ________________
________ ,单缝的作用是 ______________________ ,双缝的作用是______________
___________ ;实验中需调整光源、 单缝、双缝、屏、遮光筒达到 ___________ 。
正确答案
使入射光变成单色光 ,使入射光变成线光源 ,形成相干光源 ,共轴
使入射光变成单色光 ,使入射光变成线光源 ,形成相干光源 ,共轴
现有白光光源A、毛玻璃屏B、双缝C、透红光的滤光片D和单缝E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源A放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为A________________。
(2)若测得双缝间距为3.0mm,双缝与屏之间的距离为0.65m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500mm)观察到第1条亮条纹的位置如图(a)所示,观察到第5条亮条纹的位置如图(b)所示。则相邻两个亮条纹间距,则可求出红光的波长λ=________(保留两位有效数字)。
正确答案
(1)DECB(2)或
试题分析:(1) 为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝.光屏,所以顺序为ADECB
(2)a的读数为,b的读数为
,则相邻两个亮条纹间距为:
,根据公式
可得:
点评:解决本题的关键掌握条纹的间距公式,以及会对螺旋测微器正确读数.
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