- 光的折射
- 共2353题
现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C,单缝D和透红光的滤光片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C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C、 、A.
(2)本实验的步骤有;
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,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;
③用米尺测量双缝到毛玻璃屏的距离L;
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.
在操作步骤②时还应注意:单双缝间距5--10cm 和 ·
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第l条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.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,记下此时图乙中手轮上的示数 mm,求得相邻亮纹的间距Δx为 mm.
(4)已知双缝间距d为2.0×10—4m,测得双缝到屏的距离L为0.700 m,由计算式λ= ,求得所测红光波长为 nm.
正确答案
(1) EDB;(2)单缝与双缝平行;(3) 13.870 , 2.309 ;(4)Δxd/L , 660
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.
(2)在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝与双缝相互平行,使一个线光源变为频率相等的两个线光源.
(3)螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0×0.01mm,两者相加为13.870mm. 图2的读数为:2.320mm,所以
根据可得
代入数据,λ=6.6×102nm.
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.
在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图12):
①下列说法哪一个是错误的_______。(填选项前的字母)
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝
B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐
C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离,求出相邻两条亮纹间距
②测量某亮纹位置时,手轮上的示数如下图,其示数为______mm。
正确答案
①A ②1.970
①应调节单缝和双缝使之与光屏处在同一高度,A对;②主尺读数为1.5mm,可动刻度为47.0×0.01mm,螺旋测微器读数为1.5mm+47.0×0.01mm=1.970mm
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)。
正确答案
①
②1.4
试题分析:①据光线通过平行玻璃砖,经玻璃砖折射,入射光线和折射光线将保持平行,那么将入射光线P1P2与玻璃砖上边界的交点作为入射点,过入射点作上边界的垂线作为法线,则可作入射角θ1,将岀射光线P3P4与玻璃砖下边界的交点作为岀射点,将入射点和岀射点用一直线连接,这一直线就是折射光线,即可作折射角θ2。②据折射率n=sinθ1/sinθ2,据图纸中的格子数,可知sinθ1= /2, sinθ2=1/2,那么折射率n=
=1.4。
1)用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖平面垂直,图中的P1、P2、P3、P4是四个学生实验时插针的结果。在这四个图中可以比较准确地测定折射率的是
(2)利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法,其中正确的是:__________
E.去掉滤光片后,干涉现象消失
正确答案
(1)C(4分) (2)ABD(6分)
由“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率的方法可知,答案选C。(2)考查的是双缝干涉产生的条件和规律。
在“测定玻璃折射率”的实验中,如图所示为所插四枚大头针的位置, aa′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边,bb′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边。
(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些,bb′移到图中虚线位置,而在做光路图时aa′不变,则所测得的折射率将 (填偏大、偏小或不变);
(2)若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行(如图所示),其它操作无误,则所测得的折射率将 (填偏大、偏小或不变)。
正确答案
(1)偏大 (2分);(2)不变 (2分)。
试题分析:该实验数据处理为,其中入射角i和折射角r如图所示:
若将玻璃砖向上平移一些,则折射光线AB的B点位置会左移,折射角r会偏小,n会偏大;所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行,不会影响入射角i和折射角r的测量值,故n是准确的。
某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度(图1)。在钢条下落过程中,钢条挡住光源发出的光时,计时器开始计时,透光时停止计时,若再次挡光,计时器将重新开始计时。实验中该同学将钢条竖直置于一定高度(下端A高于光控开关),由静止释放,测得先后两段挡光时间t1和t2。
①用游标卡尺测量AB、AC的长度,其中AB的长度如图2所示,其值为 mm
②若狭缝宽度可忽略,则该同学利用,
求出
和
后,
则重力加速度
正确答案
① 74.3 mm; ②。
试题分析:标卡尺的主尺读数为74mm,游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为0.1×3mm=0.3mm,所以最终读数为:74mm+0.3mm=74.3mm.
则该同学利用,
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度表示钢条运动的中间时刻瞬时速度,重力加速度为
在课外探究活动中,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器。如图所示,在一圆盘上,过其圆心O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P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像。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)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为______;
(2)图中P3处所对应的折射率______(填“大于”或“小于”)P4位置所对应的折射率;
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为____________。
正确答案
(1);(2)小于;(3)1。(每空2分,共6分)
试题分析:(1)设∠AOF==30°,∠P3OE=
=60°,由折射定律
,解得n=
;(2)由于∠P3OE<∠P4OE,所以,当
增大时,n增大,所以图中P3处所对应的折射率小于P4位置所对应的折射率;(3)作AO的延长线交圆周于K,∠KOE=30°,再由折射定律解得n=1。
在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面aa'交于O点,MN表示法线。
①请将光路图画完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2;
②该玻璃砖的折射率可表示为n=________。(用θ1和θ2表示)
正确答案
①光路图如下图所示②
试题分析:①使P3挡住P1、P2的像,即P3和P1、P2在同一条光线上,同理P4和P1、P2在同一条光线上,即四个大头针在同一条光线上,所以可得到玻璃砖的入射光为P1、P2的连线,出射光为P3、P4的连线,从而找到玻璃砖的入射点和出射点,也就找到了光在玻璃砖里面的传播路径,即从空气到玻璃砖的折射光线。过入射点做法线,入射光和法线夹角为入射角,折射光和法线夹角为折射角,如答案所示。②折射率为空气到玻璃砖的入射角正弦值和折射角正弦值的比值即。
双缝干涉实验中,用单色光进行实验时,在毛玻璃屏上可以看到明暗相间的干涉条纹,回答以下问题
(1)毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行?___________;如果把单缝向双缝移近一些,相邻两亮条纹中心的距离____________.(填“增大”、“不变”或“减小”)
(2)在某次实验中,双缝间距d=0.5mm,双缝与光屏间距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图, A位置的游标卡尺读数为11.1mm(未画出) ,则B位置的游标卡尺读数为 ,单色光的波长为 m.
正确答案
(1)平行;不变(2)15.6mm 6.4×10-7m
试题分析:(1)发生干涉条纹时毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝平行.单缝与双缝间的距离不影响条纹的间距,所以相邻两亮条纹中心的距离不变.
(5)A位置游标卡尺的主尺读数为11mm,游标读数为,最终读数为
.B位置游标卡尺主尺读数为
,游标读数为
,最终读数为
.则相邻两个亮条纹的间距
,根据
得,
点评:解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法,以及掌握双缝干涉条纹的间距公式
如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。
(1)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离____(填字母)
(2)在某次实验中,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a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b所示,图b示数为______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(保留二位有效数字
正确答案
(1)B (2)10.293(或10.291~10.295), 5.4×102
试题分析:(1)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.
(2)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0.01×29.3=0.293mm,最终读数为10.293mm.
根据可得
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
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。
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
;
由公式得
,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。
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.
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.
(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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