- 光的折射
- 共2353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。
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.
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.
(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.
一块玻璃砖用两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过表面)。
现要测定此玻璃的析射率。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’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。
⑴为了测量折射率,大头针P3、P4应插在( )
A、玻璃砖aa’一侧 B、玻璃砖bb’一侧 C、玻璃砖aa’、 bb’两侧各插一枚
⑵试在题图中标出P3、P4的位置。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,并写出主要作图步骤: 。
⑶写出θ1、θ2表示的折射率公式为n= .
正确答案
⑴B
⑵①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bb′的垂线CD,过M点作
bb′的垂线与aa′相交与N,如图所示,
连接ON;
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2。
⑶。
⑴P3、P4应插在玻璃砖bb’一侧⑵略⑶由光路图可知入射角为θ1,折射角为θ2
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)
略
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.
如图用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC;在垂直AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像________________,再在观察的这一侧先后插入两枚大头针P3、P4,使P3________________,P4________________,记下P3、P4的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4作直线与AB面相交于D,量出该直线与AB面的夹角为45°,则该透光物质的折射率n=_______,并在图中正确地画出完整的光路图。
正确答案
被P2的像挡住;挡住P1、P2的像;挡住P1、P2的像和P3;
试题分析:用直角三棱镜测定介质的折射率与用平行玻璃砖测定玻璃的折射率实验方法相同,都是应用“插针法”。光线射入介质与AB边平行,因此与斜边CB的夹角为30°,则反射光线与CB的夹角也是30°,射向D点的光线与AB之间的夹角为120°,法线与AB垂直,因此D点的入射角为30°。根据光路可逆和斯涅尔定律有。光路图如图所示。
如图所示,用某种透光物制成的直角三棱镜ABC;在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像让P2的像挡住,再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4,使P3________,P4__________。记下P3、P4的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D,量出该直线与AB面的夹角为45°。则该透光物质的折射率n=________.
正确答案
挡住P1、P2的像; 挡住P3以及P1、P2的像; ;
试题分析:光在同一种介质中传播是沿直线传播的,所以传播路径是直线,故需要使挡住
的像;
挡住
以及
的像;
画出光路图,根据几何知识可得,MN方向的光线从AB界面射出时的角度为,已知出射角如AB界面的夹角为
,所以根据光的折射可得
点评:此题是用插针法测定玻璃砖的实验,基本原理是折射定律,要掌握确定入射光线和出射光线的方法,画光路图时要注意标上箭头.
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用米尺测量双缝到屏的距离;
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___________________和___________________。
(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0.700m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为__________nm。
正确答案
(1)E D B(2)单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝与双缝相互平行(3)13.870 2.310(4),6.6×102
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.
(1)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、丙两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__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
乙同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)如图甲、乙所示是螺旋测微器和游标卡尺测量工件长度时的情形。螺旋测微器读数为_________mm。游标卡尺读数为__________mm。
正确答案
(1)偏小、不变(2) 6.721—6.724 、30.35
试题分析:(1)测定玻璃的折射率的实验原理是折射定律.若已画好玻璃砖界面aa′和bb′后,作光路图时,就以aa′为边界,根据实际的边界与作图的边界不同,作出光路图,比较将玻璃砖向上平移时,入射角和折射角的关系,分析误差情况.用图①测定折射率,玻璃中折射光线偏转大了,所以折射角增大,折射率减小;用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关,测得的折射率不变。
(2)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读;游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读。
螺旋测微器的固定刻度读数为6.0mm,可动刻度读数为0.01×72.1mm=0.721mm,所以最终读数为:6.721mm.
游标卡尺的固定刻度读数为3.0cm,游标尺上第2个刻度游标读数为0.05×7mm=0.35mm,所以最终读数为:30.35mm;
点评:本题关键是作出光路图,分析实际边界与作图边界不同时,测出的折射角与正确操作时折射角的关系相同.
解决本题的关键掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法,游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
在“测玻璃的折射率”实验中(1)为取得较好的实验效果,下列操作正确的是
(2)某同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,用圆规以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO’延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图所示,若他测得AB=7.5cm,CD=5cm,则可求出玻璃的折射率n= 。
(3)有甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面ab、cd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,甲同学所画两界面ab和cd间距与玻璃砖宽度一样,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图。则甲、乙、丙三位同学测得的折射率与真实值相比分别是 、 和 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
正确答案
(1)CD(2)1.5(3)不变 不变 偏小
(1)玻璃上下表面不平行也能测出折射率,A错;选择的入射角应尽量大一些,以减小测量误差,B错;(2)折射率1.5(3)如图为在③图中分别作出的实际光路图(图中实线)和以 ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图(图中虚线)
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知:折射角测量值偏大,则折射率偏小; 同理可以画出①②的光路图求解
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