- 光的折射
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如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。
(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当是:__________________________;
(2)若该同学实验操作规范准确,其记录情况如图所示。则该同学利用图示的记录情况可测得玻璃砖的折射率n=_____________。
正确答案
(1)透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像
(2)1.5
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,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的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.
(2)为了测量出玻璃砖的折射率,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=______.
正确答案
(1)连接P1、P2表示入射光线,连接P3、P4表示出射光线,连接两光线与玻璃砖的交点,即为折射光线,作出光路图如图.
(2)根据折射定律n=,得知要测量玻璃折射率,需要测量入射角i和折射角r,如图.
(3)计算折射率的公式n=.
答:(1)画出光路如图.
(2)i和r.
(3)n=
关于“测定玻璃的折射率”的实验中,
(1)下列说法中不正确的是______
A.有一组入射角(θ1≠0)和折射角,便可以得出玻璃的折射率
B.在本实验中采用玻璃砖,这是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率
C.本实验的各项步骤,都是为了找到给定的入射角的折射角而设计的
D.棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率
(2)用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,已画好玻璃砖界面aa′和bb′,若不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在图所示的位置上,而实验中其他操作均正确,则测得的折射率将______
A.偏小B.偏大
C.不变D.无法确定.
正确答案
(1)A、有一组入射角(θ1≠0)和折射角,根据折射定律可以求出玻璃的折射率.故A正确.
B、本实验中采用玻璃砖,不是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率.故B不正确.
C、本实验的各项步骤是为了确定光线的入射角和折射角.故C正确.
D、棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率.故D正确.
本题选不正确的,故选:B.
(2)经过玻璃砖的光路如图中1所示,由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线,如图2中虚线所示,由几何知识可知,测出的折射角与正确操作时相同.根据折射定律n=得知,测得的折射率将不变.故选:C.
故答案为:(1)B,(2)C.
如图所示,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)l1和l3,n=
(2)偏大
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙二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所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图,则:
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比___________________(填“偏大”“偏小”或“不变”)
(2)乙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
偏小;不变
用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.25 mm,双缝到毛玻璃屏间距离L的大小由图12-9中毫米刻度尺读出(如图戊所示),实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示),由以上测量数据可求该单色光的波长.
图示中双缝的位置L1,毛玻璃屏的位置L2均以mm作为单位,螺旋测微器的读数x1=________mm,螺旋测微器读数x7=________mm.请用以上测量量的符号表示该单色光波长的表达式________.
正确答案
0.300 14.700 λ=
螺旋测微器的读数等于:整数+半刻度数+(螺旋上的格数x准确度),可知图中读数分别为:0.300mm和14.700mm,由 得到:
在利用插针法测定玻璃折射率的实验中:
(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'方向平移了少许,如图所示,则他测出的折射率将_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大些,如图所示,则他测得的折射率__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
正确答案
(1)不变
(2)偏小
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)
(2)大
(1)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。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为____ ___nm。
(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离( )
正确答案
(1) 0.642±0.001mm 、 10.295±0.001mm 、 536 ±2nm
(2)、 B
试题分析:(1)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm,可动刻度读数为0.01×14.2mm=0.142mm,最终读数为0.642mm.
螺旋测微器的固定刻度读数为10.0mm,可动刻度读数为0.01×29.5=0.370mm,最终读数为10.295mm.
根据可得
(2)根据知,增大单缝和双缝的距离,条纹间距不变,d增大,条纹间距变小;L增大,条纹间距增大;波长变小,条纹间距变小.故B正确,A、C、D错误.
点评:解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法,以及掌握双缝干涉条纹的间距公式
(1)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,如图图所示,并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作。
①已知测量头为50分度的游标卡尺。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图 甲(a)所示,图甲 (a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图甲 (b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图 乙(a)所示,此时图 乙(b)中游标尺上的读数x2=__ __mm;
②利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=________mm;这种色光的波长λ=__ _nm。(计算结果取3位有效数字)
正确答案
① 15.00(2分) ② 2.31 (2分) 6.59(2分)
50分度游标卡尺,游标尺最小刻度为0.02mm,乙(b)中主尺刻度为15mm,游标尺的零刻度对齐,所以读数为15.00mm,两次读数的差值除以6即为相邻明文间的距离,由可求出波长
(l)如图1所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA上竖直地插上Pl、P2两枚大头针。
①该同学接下来要完成的必要步骤有 。
②过P3、P4作直线交bb′于O′,过O′作垂直于bb′的直线NN′,连接OO′。测得图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n= 。
③如图所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得稍宽。若其他操作正确,则折射率的测量值____准确值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
正确答案
①BD ②sinβ/sinα ③小于
①根据“测定玻璃的折射率”的实验步骤,在直线OA上竖直地插上Pl、P2两枚大头针,该同学接下来要完成的必要步骤有,插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像;插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。②由折射定律,玻璃砖的折射率n= sinβ/sinα。③该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得稍宽,致使得到的折射角较大,折射率的测量值小于准确值。
在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,准备了下列仪器:
①把以上仪器安装在光具座上,自光源起合理的顺序是________(填字母)。
②在某次实验中,用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹,其中亮纹a、c的位置利用测量头上的分划板确定,如图所示。其中表示a纹位置(如图甲所示)的手轮读数为1.790mm,则表示c纹位置(如图乙所示)的手轮读数为_______mm。
③若双缝间的距离为0.18mm,双缝与屏的距离为500mm,则单色光的波长为______μm。
正确答案
①ADCBE或ACDBE ②4.940 ③0.563
试题分析:①把以上仪器安装在光具座上,自光源起合理的顺序是ADCBE或ACDBE;②4.5mm+44.0×0.01mm=4.940mm③根据,其中
,所以
如图所示,是“用双缝干涉测光的波长”实验.
(1)光具座上放置的光学元件依次为 ①光源、②____、③单缝、④双缝、⑤遮光简、⑥光屏,组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源亮度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
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;并注意使单缝和双缝间距5cm~10cm,单缝与双缝相互平行;
③用米尺测量双缝到屏的距离L为0.700m:
④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.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l所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图2中手轮上的示数.
(3)已知双缝间距d为0.20mm,求得所测红光波长为____nm.(结果取两位有效数字)
正确答案
略
学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测液体折射率的仪器.如图所示,在一个圆盘上过其圆心0作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察Pl、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住Pl、P2,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值.这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值.则:(1)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大?答:
(2) 做AO的延长线交圆周于K,K处所对应的刻好的折射率值应为 .
正确答案
(1) ;(2)1
试题分析:(1)折射率,入射角i相等时,折射角r越大,折射率越大,则知P4处所对应的折射率值大.
(2)k处入射角等于折射角,故折射率为1
点评:本题是插针法测定折射率的实验,其原理是折射定律,关键确定入射角与折射角,
如图所示,当光线AO以一定入射角穿过一块两面平行的玻璃砖时,通过“插针法”找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B,从而确定折射光线OO′。
(1)如图1,用量角器量出入射角和折射角
,根据
=__________可计算出玻璃的折射率;
(2)如图2,以O为圆心,用圆规作圆与OA、OO′分别交于P、Q点,过P、Q点分别作法线NN′的垂线,垂足分别为P′、Q′,用刻度尺测量出PP′和QQ′的长度,则玻璃的折射率=__________。
正确答案
试题分析:(1)由光的折射定律,则折射率。(2)由光的折射定律,则折射率
。
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