- 光的折射
- 共2353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
(1)如下左图所示,红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而黑线是作图时所采用的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律n=得知,测得的折射率将不变.
(2)如下右图所示.红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而黑线是作图时所采用的光路图,可见,入射角没有变化,折射角的测量值偏大,则由n=得,折射率测量值偏小;
故答案为:不变,偏小
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2挡住.接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3、P1和P2的像,在纸上标出大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示.
(1)在图中画出所需的光路;
(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率,需要测量哪些物理量?在图中标出它们;
(3)计算折射率的公式是n=________.
正确答案
(1)见解析图
(2)角i和r或线段EF、OE、GH、OG的长度
(3)或
·
本题考查用插针法测折射率的应用及数据处理.
(1)如图所示,画出过P1、P2的入射光线交AC面于O,画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′,则光线OO′为在三棱镜中的折射光线.
(2)在所画的图上标明入射角i和折射角r,或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度.
(3)n=,或n=
=
=
·
.
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,
(1)某同学由于没有量角器,在完成了光路以后,他以O点为圆心、10.00 cm长为半径画圆,分别交线段OA于A点,交OO′连线延长线于C点,过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于点B,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点,如图所示.用刻度尺量得OB=8.00cm,CD=4.00cm.由此可得出玻璃的折射率n=_______.
(2)某同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示,则该同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”、“偏小”或“不变”).
正确答案
(1)1.5 (2)偏小
试题分析:(1)根据折射率公式则
(2)黑色代表实际光路,但是红色代表作图的光路,显然测量的折射角偏大,所以导致计算折射率结果偏小。
点评:本题考查了折射率的计算方法,通常实验室计算玻璃砖的折射率常见的方法。本题还考察了常见的计算玻璃砖折射率的误差分析。
右图为双缝干涉的实验示意图,光源发出的光经滤光片成为单色光,然后通过单缝和双缝,在光屏上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大,在保证其他条件不变的情况下,可以:( )
正确答案
BC
试题分析:根据条纹间距表达式:可知:更换滤光片,改用波长更长的单色光可使条纹间距变大,选项B正确;减小双缝的间距d可增大条纹间距,选项C 正确;选项AD不会应该条纹间距。
某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中。已知双缝间距离为d,双缝到毛玻璃屏间距离为L,实验时先移动测量头(如图A所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的第1条明条纹中心(如图B所示),并记下游标卡尺的读数x1(如图C所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹中心(如图D所示)并记下游标卡尺的读数x7(如图E所示)。则游标卡尺的读数x1= ① mm,游标卡尺的读数x7= ② mm。计算实验中所用单色光波长的表达式为λ= ③ 。(用字母d、L、 x1、 x7表示)
正确答案
0.30(3分),14.48(3分), (4分)。
根据游标卡尺的读数规则,有:0.30,14.48;
根据,得:
。
用插针法测定玻璃折射率的实验中,以下说法正确的是( )
(1)P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度.
(2)P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些,可以提高准确度.
(3)入射角θ1适当大些,可以提高准确度.
(4)入射角太大,折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射,使实验无法进行.
(5)P1、P2的间距,入射角的大小均与实验的准确度无关.
某同学在画界面时,不小心将两个界面ab、cd间距画得比玻璃砖宽度大些,如图所示,则测出的折射率n将 (填“不变”、“偏大”或“偏小”)
正确答案
(1)、 A (2) 偏小
试题分析:(1)折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度会较大,故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度.故(1)正确,(2)(5)错误.入射角θ1尽量大些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小.故(3)正确.由几何知识可知,光线在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射.故(4)错误.
故选A
实线是真实的光路图,虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图,由图看出,在这种情况测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小.
点评:本题是插针法测定玻璃砖的折射率,实验原理是折射定律,采用单位圆法处理数据,根据原理分析实验误差.
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中:
(1)下图为实验装置图,图中虚线框位置的组件名称是____,它的作用是_____;
(2)上图测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成。已知测量头为50分度的游标卡尺,某同学描述了实验大概过程:调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如下图甲所示,此时分划板中心刻度线对齐A条纹中心,游标卡尺的示数1.250cm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如下图乙所示,此时分划板中心刻度线对齐B条纹中心,游标卡尺的示数为1.775cm。图中的圆形轮廓即是该同学所说的视场区边界。可以确定该实验者并没有认真做实验,依据至少有两条:其一,_____;其二,____;
(3)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如上图丙所示。通过装置图中的“拨杆”的拨动_____(填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。
正确答案
(1) 滤光片 、 获得单色光
(2) 分刻板中心刻度线一定在视场中心 、50分度的游标卡尺(中学阶段不估读)无法读得第二个示数
(3) 不能
试题分析:(1)灯泡发出的是复色光,所以需要一滤光片来获得单色光
(2)在本实验中应使分划板中心刻度线与条纹中心对齐,而甲、乙都没有对齐;50分度的游标卡尺精确度为0.02mm,且没有估读,所以读数一定为0.02mm的整数倍,1.775cm显然不对。
(3)分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,应转动分划板使其一致,拨动拨杆不会使分划板转动。
(12分)在《用双缝干涉测光的波长》的实验中,装置如图所示,双缝间的距离d=3.0 mm.
(1)若测定红光的波长,应选用________色的滤光片.实验时需要测定的物理量有________和________.
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.700 0 m,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0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图甲所示,观察第5条亮纹的位置如图乙所示.则可求出红光的波长λ=________m.
正确答案
(1)红 l Δx (2)6.86×10-7m
由于测红光的波长,因此用红色滤光片,
由Δx=λ
可知要想测λ必须测定l和Δx.
由测量头的数据可知a1=0,a2=0.640 mm,
所以Δx==
mm=1.60×10-4m,
λ==
m=6.86×10-7 m
用某种单色光做双缝干涉实验,实验时先移动测量头上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹作为第1条明条纹,并记下游标卡尺的读数a1(如图乙所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下游标卡尺的读数a2(如图丙所示),由以上测量求该单色光的波长。实验采用双缝干涉仪(如图甲所示),包括以下元件:白炽灯、单缝片、光屏、双缝、遮光筒、滤光片
(1)下列说法正确的是( )
观察到相邻亮条纹之间的间距变小。
(2)已知双缝间距d=0.25mm,双缝到屏的间距L=838.2mm。图中手轮游标卡尺的初始读数a1= mm. 分划板中心刻线移动到第7条线时手轮读数a2,则相邻两条亮条纹之间的间距是 mm。由以上测量数据求该单色光的波长为 m(保留3位有效数字)
正确答案
(1)BD ;(2)0.30; 2.40; 7.16(10-7
试题分析:光具座上元件b为滤光片,c为单缝,d为双缝,故A错误,B正确;单缝的作用是使入射光变成线光源,双缝的作用是形成相干光源,故C错误;条纹间距与波长成正比,将红色滤光片换成紫色滤光片时,紫光波长较短,故观察到相邻亮条纹之间的间距变小,D正确。故选:BD.
(2)图中手轮游标卡尺的初始读数a1=0+15×0.02mm=0.30mm;
第7条线时手轮读数a2=14+35×0.02=14.70mm;。根据
,代入数据得:λ=7.16×10-7m
如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×m,屏上P点距双缝
和
的路程差为7.95×
m,则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×
m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽”、“变窄”或“不变”).
正确答案
暗条纹 变宽
试题分析:根据产生明条纹或暗条纹的条件就是看光程差是否为半波长整数倍,若是则为明条纹。,所以为暗条纹。根据
可知,在波长变大的情况下,其他条件不变,条纹间距会变宽
点评:本题考查了光的干涉现象中的明条纹、暗条纹的判断。通过公式可以分析处波长变长在其他条件不变时,条纹间距应变宽
在双缝干涉测光的波长的实验中,所用双缝间距d=2mm,双缝到屏的间距L=86.4cm,手轮的初始读数为1=2.12mm,转动手轮,分划板中心刻线移动到第13条线,手轮凑数
2=5.54mm,求通过滤光片后的波长.
正确答案
6.6×10-7m
,代入公式
可求出
的值
(1)小球作直线运动时的频闪照片如图所示.已知频闪周期T=0.1s,小球相邻位置间距(由照片中的刻度尺量得)分别为OA=6.51cm,AB=5.59cm,BC=4.70cm,CD=3.80cm,DE=2.89cm,EF=2.00cm
小球在位置A时速度大小VA=______m/s,小球运动的加速度a=______m/s2
(2)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图.
则甲同学测得的折射率与真实值相比______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
乙同学测得的折射率与真实值相比______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
丙同学测得的折射率与真实值相比______.
正确答案
(1)小球在位置A时速度大小vA==
×10-2m/s=0.605m/s
根据匀变速直线运动的推论:△x=aT2得:
CD-OA=3a1T2
DE-AB=3a2T2
EF-BC=3a3T2
小球的加速度为a==
代入解得,a=-0.9m/s2
(2)如图1.甲同学测定折射率时,作出的折射光线如图中虚线所示,实线表示实际光线,可见折射角增大,则由折射定律n=可知,折射率n将偏小;用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关,故乙同学测得的折射率与真实值相比不变;用图③测折射率时,折射角可能偏小,可能偏大,也可能不变,所以测得的折射率可能偏大、可能偏小,也可能不变.
故答案为:(1)0.605-0.9
(2)偏小 不变 可能偏大、可能偏小、可能不变
(1)图(a)所示螺旋测微器的读数为______ mm;图(b)所示游标卡尺的读数为______ cm.
(2)如图C示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3.图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.
①设AB的长度为L1,AO的长度为L2,CD的长度为L3,DO的长度为L4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量______,则玻璃砖的折射率可表示为______.
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将______ (填“偏大”、“偏小”或“不变”).
正确答案
(1)螺旋测微器的固定刻度读数为3.5mm,可动刻度读数为0.01×20.0mm=0.200mm,所以最终读数为3.700mm.
游标卡尺的固定刻度读数为6mm,游标读数为0.1×2mm=0.2mm,所以最终读数为6mm+0.2mm=6.2mm=0.62cm.
故本题答案为:3.700,0.62;
(2)①根据几何知识得,入射角的正弦sini=,折射角的正弦sinr=
=
,又BO=OC,则折射率为n=
=
.故需要测量的量有l1 和l3;
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,折射光线将顺时针转动,而作图时仍以MN为边界,AD为法线,则入射角不变,折射角减小,由折射率公式律n=可知,测得玻璃砖的折射率将偏大.
故答案为:①l1 和l3;n=;②偏大.
(1)在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确的操作,插好了4枚大头针P1、P2和P3、P4,如图所示.
①在坐标线上画出完整的光路图,并标出入射角θ1和折射角θ2;
②对你画出的光路图进行测量,求出该玻璃的折射率n=______(结果保留2位有效数字).
(2)某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线.
①甲同学要描绘一个标有“3.6V,1.2W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,还有下列器材可供选择:
电压表V(量程5V,内阻约为5kΩ)
直流电源E(电动势4.5V,内阻不计)
电流表A1(量程350mA,内阻约为1Ω)
电流表A2(量程150mA,内阻约为2Ω)
滑动变阻器R1(阻值0~200Ω)
滑动变阻器R2(阻值0~10Ω)
实验中电流表应选______,滑动变阻器应选______;(填写器材代号)
以下的四个电路中应选用______进行实验.
②乙同学利用甲同学的电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线,如图3所示.然后他用图4所示的电路给三个元件分别供电,并测出给元件1和元件2供电时的电流和电压值,分别标在图3上,它们是A点和B点.已知R0=9.0Ω,则该电源的电动势EE′=______V,内电阻r′=______Ω.这个电源给元件3供电时,元件3的电功率P=______W.
正确答案
(1)光路图如图所示.入射角的正弦sinθ1≈,折射角的正弦sinθ2=
,则折射率n=
=
≈1.4.
(2)①灯泡的额定电流I==0.33A,可知选择量程为350mA的电流表,误差较小,即选择A1.从测量的精确度考虑,滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小,即选择R2.
因为电压、电流需从零开始测起,所以滑动变阻器采用分压式接法,灯泡的电阻大约R==10.8Ω,远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法误差较小.故选A.
②将电阻R0等效到电源的内部,连接A、B两点并交于横轴和纵轴,该图线为电源外电压与电流的关系图线.如图.
当电流为0时,外电压为3V,知电源的电动势为3V,内阻r=-9.0=1.0Ω.此时元件3的电流和电压分别为:0.2A,1.0V,则P=UI=0.2W.
故答案为:(1)①答案如下图所示,
②1.4
(2)①A1,R2,A ②3.0,1.0,0.2.
一块玻璃砖有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此表面。现要测定此玻璃的折射率。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)写出用表θ1、θ2示的折射率公式n=____________。
正确答案
(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挡住的P1、P2像;再插上P4,让它挡住P1、P2像和P3。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点作的垂线CD,过M点作bb'的垂线与aa'相交于N点,如图所示,连接ON;
⑤θ1,
θ2。
(3)
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