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简答题

在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图)。从仪器注明的规格可知,双缝屏上的双缝间距d=0.3mm,像屏与双缝屏间的距离l=1.2m。在像屏上用测量头测出,第1个亮条纹到第10个亮条纹的中心间距a=22.78mm。求:

(1)相邻两个亮条纹问的距离△x;

(2)这种单色光的波长。(最后结果保留两位有效数字)

正确答案

(1) 2.5×10-3m   (2) 6.3×10-7m

试题分析:(1)相邻两个亮条纹间的距离△

(2)由△ 则光的波长

说明:最后结果的有效位数不对,每问只扣1分。

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简答题

利用双缝干涉测定光的波长实验中,取双缝间距d="0.5mm," 双缝到光屏间距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图(a)所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图(b)所示,则计算单色光的波长公式为       (相邻明纹间的距离用表示),单色光的波长为     m(计算结果保留三位有效数字)。

正确答案

 

由公式,A位置读数为,B位置读数为,一共是七个间距,代入数据即可得出。

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简答题

如图实-10-10所示,一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时,P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像,则该玻璃砖的折射率n=________.有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时,沿着P4、P3的方向看不到大头针的像.其原因是_____________________________________________________________.

正确答案

1.73 经过P1′P2′的光线在MN处发生全反射

由图可知,当光由空气进入玻璃时,入射角θ1=60°,折射角θ2=30°.所以n=≈1.73.

当光由玻璃射入空气时,若θ1≥C,则发生全反射,而sinC=,当针插在P1′P2′时,入射角θ1=60°>C,已发生全反射.

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简答题

(1)利用下图10中装置研究双缝干涉现象,下列说法正确的是:          

E.增大双缝之间的距离,干涉条纹间距变窄

F.去掉滤光片后,屏上仍有条纹,并且中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹

(2)在实验中,测量头示意图如图11所示,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,此时测量头的读数为_________mm,转动手轮,使分划线向一侧移动,到另一条亮条纹的中心位置,由测量头再读出一个数据.若实验测得第一条到第五条亮条纹中心间的距离为Δx = 1.280mm,已知双缝间距为d=1.5mm,双缝到屏的距离为L=1.00m,则对应的光波波长=_________m.

正确答案

(6分) (1)CDEF(2)1.630           (每空2分)

如图a、b、c依次为滤光片、单缝、双缝,调节时应尽量使各器材在一条直线上,单缝与双缝相互平行,AB错误。将滤光片由红色的换成紫色的,干涉条纹间距变窄.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距不变.增大双缝之间的距离,干涉条纹间距变窄.去掉滤光片后,屏上仍有条纹,并且中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹CDEF正确。

(2),根据公式可得。

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简答题

在用插针法测定玻璃的折射率的实验中,某同学操作步骤如下:

①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上;

②手拿玻璃砖的毛面或棱,将其轻放在白纸上;

③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′;

④在aa′上选择一点O,作为不同入射角的入射光线的共同入射点,画出入射角θ1分别为0°、30°、45°的入射光线;

⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线,观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上,取下玻璃砖、大头针,连接各针孔,发现所画折射光线中有两条相交,量出各个折射角θ2

⑥按公式分别计算,取三个值的算术平均值.

(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________;

(2)应改正为_________________________________________________________

________________________________________________________________________

______________________________________________________________________.

正确答案

见解析

(1)有错误或不妥之处的是③④⑤.

(2)③中应先画出一条直线,把玻璃砖的一边与其重合,再使直尺与玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖后再画边界线;④中入射角要取0°以外的三组数据;⑤中大头针要竖直插牢,观察时看针脚是否在同一条直线上.

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简答题

某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示.

(1)此玻璃的折射率计算式为n=________(用图中的θ1、θ2表示);

(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.

正确答案

(1)  (或)   (2) 大

试题分析:(1)由图得到,光线在玻璃砖上表面上入射角为1,折射角为根据折射定律得

(2)在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时,玻璃砖宽度较大时,引起的角度误差较小.

点评:本实验用“插针法”测定玻璃的折射率的原理是折射定律,入射角和折射角都是光线与法线的夹角,不是与界面的夹角.

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简答题

在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中:

(1)张明同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,不自觉地碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许,如图甲所示,则他测出的折射率值将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

(2)李扬同学在画界面时,不自觉地将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)

正确答案

不变,变小

试题分析:用插针法测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律,作出光路图,确定折射光线的偏折情况,分析入射角与折射角的误差,来确定折射率的误差.

解:(1)

测得的折射率将不变.

(2)

测定折射率时,玻璃中折射角增大,则折射率减小.

点评:对于实验误差,要紧扣实验原理,用作图法,确定出入射角与折射角的误差,即可分析折射率的误差.

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简答题

(5分)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图1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C放在光具座的最左端,从左至右,依次放置其他光学元件,表示各光学元件的字母排列顺序为C、____________、A.

(2)本实验的步骤有:

①调节单缝与双缝的间距为5cm~10cm,并使单缝与双缝相互平行;

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;

③取下遮光筒右侧的元件,打开光源,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;

④用米尺测出双缝到屏的距离;用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离;

⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长.

以上步骤合理的顺序是______________.(只填步骤代号)

(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图2所示;然后同方向转动测量头,使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图所示. 则图2中手轮上的示数是________mm;图3中手轮上的示数是________mm.

(4)已知双缝到屏的距离为0.500m,使用的双缝间距为2.8×10-4m,由此可求得所测红光波长为λ=______________m.

正确答案

(1)E、D、B  (2)③②①④⑤  (3)1.130  5.880 (4)6.65×10-7

试题分析:(1)光学元件的放置顺序依次为:白光光源C,目的是提供光源;滤光片E,目的是获得红光;单缝D,目的是把光集中到双缝;双缝B,目的是产生双缝干涉;毛玻璃屏A,目的是观察干涉条纹。(2)本实验的步骤为:1、放置元件;2、调节元件高度;3、平行单、双缝;4、接通电源,观察条纹;5、测量各数据;6、计算波长;所以本正确步骤为③②①④⑤。(3)图2示数为:x1=1mm+0.130mm=1.130mm;图3示数为:x2=5.5mm+0.380mm=5.880mm。(4)据Δx=lλ/d得λ=dΔx/l,Δx= (x2- x1)/4,所以波长λ=6.65×10-7m。

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简答题

如图所示,在测定玻璃折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出入射光线对应的出射光线。现有A、B、C、D四位同学分别作出如图的四组插针结果。

(1)从图上看,肯定把针插错了的同学是 ___   __。(2分)

(2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是__  ___。(2分)

正确答案

(1)    A   (2分) (2)   D   (2分)

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简答题

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

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