- 光的折射
- 共2353题
在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路如图所示。对实验中的一些具体问题,下列说法中正确的是( )
正确答案
AB
试题分析::(1)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,B正确,若P1、P2的距离较大时,仍然能通过玻璃砖看到像,C错误,根据光路的可逆性,无论P1、P2连线与法线NN′夹角多大,都不会发生全反射,D错误,故选AB
点评:本题难度较小,解决本题的关键掌握实验的原理,根据实验原理分析误差
由于实验室中矩形玻璃砖数量不够,部分同学须改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”实验,实验步骤如下:
a.如右图先在一张白纸上作出相互垂直的直线ab和a/b/ ,以ab和a/b/作为三棱镜的两个界面,并在直线ab上标出O点.
b.描出P3、P4的位置.
c.将三棱镜放在白纸上,使短边跟ab对齐,长边跟a/b/对齐,画出斜边bb/.
d.在长边a/b/的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像完全被P2的像挡住.
e.在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像及P3.
f.过O点作一垂直于ab的线段OA,在OA上垂直纸面插上两枚大头针P1、P2.
g.移去三棱镜和大头针,连接P3、P4交a/b/于点O/,作过O/与a/b/垂直的直线MN.
h.作出光路图,计算折射率n.
根据上面叙述回答下列问题:
①正确实验步骤顺序为 。
②请在图中画出准确完整的光路图。
③请根据图中所给数据,求出该玻璃的折射率n= 。
(2)某同学在做完测定玻璃折射率的实验后,突发奇想,他说受到实验中光路侧移的启示,设计了一个厚度检测仪,可以用来检测玻璃厚度是否均匀,原理大致是:如图所示,取一块厚度均匀的矩形玻璃砖摆放好,固定的一束激光AO以不变的入射角θ1照射到MN表面,折射后从PQ面射出,最后出射光线照射到光电管C上,光电管C可将光信号转变为电信号,如右图所示,依据激光束在C上移动的距离,可确定玻璃砖厚度的变化,若某次检测中发现光斑在C上左移了Δs,则此玻璃砖的厚度与原来相比变 (填“厚”或“薄”)。
正确答案
(1)①afcdebgh(3分)
②如图(说明:没画箭头(方向)扣1分,没画法线扣1分,箭头和法线都没画的也扣1分)
③(3分)
(2)厚(3分)
略
“利用双缝干涉测定光的波长”实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏的距离L=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数xA=11.1mm,则xB=________mm,相邻两条纹间距Δx=________mm;
(2)波长的表达式λ=________(用Δx、L、d表示),该单色光的波长λ=________m;
(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将_______(填“变大”、“不变”或“变小”)。
正确答案
(1)15.6,0.75;(2),6.0×10-7;(3)变小。
试题分析::(1)B位置游标卡尺的读数为:.相邻亮条纹的间距为:
(2)根据知,波长的表达式
,解得波长为:
.
(3)根据知,频率变高,波长变小,则干涉条纹的间距变小.
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,一位同学在纸上画出的界面ab、cd与矩形玻璃砖位置的关系分别如图所示,他的其他操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图。则这位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
试题分析:画出光路图,注意实际光路图和实验光路图中大头针位置的确定即可判断本题
点评:本题难度较小,应根据光路图判断,要分清楚真实光路和实验光路的不同
小明同学在实验室里用插针法测平行玻璃砖折射率的实验中,已确定好入射方向AO,插了两枚大头针P1和P2,如图所示(①②③是三条直线).在以后的操作说法中你认为正确的是:
正确答案
(3分) C
略
在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上,并使单缝和双缝竖直并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后,用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a,则两条相邻明条纹间的距离Δx=________,双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量,用公式________可以测出单色光的波长。
正确答案
光源、滤光片、,毫米刻度尺Δx=
λ
在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节光源和滤光片的中心均位于遮光筒的中心轴线上
用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a,则两条相邻明条纹间的距离Δx=
双缝到毛玻璃屏的距离L用毫米刻度测量,用公式Δx=
故答案为:光源、滤光片、,毫米刻度尺Δx=
λ
如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图甲,游标卡尺的示数如图丙所示;第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时如图乙,游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为l.00m,则图丙中游标卡尺的示数为 mm,由图丙、丁游标卡尺的示数可计算出条纹间距△x= mm,进而可求出测光波的波长为 m.(波长值保留三位有效数字)
正确答案
11.4 1.325 6.63×10-7
主尺读数为11mm,游标尺读数为4×0.1mm,读数为11mm+0.4mm=11.4mm,丁图读数为16.7mm,条纹间距为mm,由公式
6.63×10-7 m
在《为测定玻璃的折射率》实验中,某同学经过正确操作,得出多组数据后画出如图所示的图象,则该图象斜率大小的物理意义是 (用文字表述)。
正确答案
折射率的倒数
略
如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,
(1)光具座上放置的光学元件依次为:①光源、② 、③ 、④ 、⑤遮光筒、⑥光屏.
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,并测出光波波长.这时可以去掉的部件是 (填数字代号).
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮纹,手轮的示数如图乙所示;继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮纹,手轮的示数如图丙所示,则条纹的间距是 mm.(保留3位有效数字)
(4)如果已经测得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是1 m,则待测光的波长是 m.(结果保留3位有效数字)
正确答案
(1)滤光片 单缝 双缝 (2)②③ (3)1.55 提示:
(4)4.65×10-7 提示:λ=·Δx
略
在用插针法测定矩形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ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲同学所画的ab、cd的间距与玻璃砖的宽度相同.他们的其他操作均正确,且均以ab、cd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”).
丙同学测得的折射率与真实值相比____________________________________。
正确答案
不变 (2分) ;偏小 (2分) ; 可能偏大、可能不变、也可能偏小(3分) (或填三种情况都有可能或填以上情况都有可能 也给3分)
略
在做测定玻璃折射率的实验时:甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面AB和CD时,不慎碰了玻璃砖,使它向AB方向平移了一些,如图所示,其后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在AB和CD上,则测得n值将 ;(填“变大”、“变小”、或“不变”,下同)
乙同学为了避免笔尖接触玻璃面,画出的A'B'和C'D'都比实际侧面向外侧平移了一些, 如图所示,以后的操作均正确,画光路图时将入射点和折射点都确定在A'B' 和C'D'上,则测得n值将 ;
丙同学在操作和作图时均无失误,但所用玻璃砖的两面明显不平行如图,这时测得n值将 。
正确答案
(1)不变、变小、不变
试题分析:(1)用实线表示真实的折射光线,虚线表示按实验方法作出的折射光线,如图所示,根据几何知识可得OO1O1′O′是一个平行四边形,即按实验步骤所得的折射光线与实际的折射光线相互平行,故折射角的测量值和真实值相等,所以该同学测得的折射率与真实值大小相等。
(2)同理可画出光路图分析出偏小。
(3)同理可画出光路图可知实验的光路图与真实的光路图完全相符,实验值等于真实值
点评:本题难度较大,考查了光路图的画法,在判断过程中要注意那是实际光线那是实验中得到的光线
在用双缝干涉仪测光的波长的实验中,测得相邻两个亮条纹之间的距离为2.0×10-3m,若双缝间距为0.2mm,缝到屏的距离为L=0.8m,则光波的波长为______________m。
正确答案
5×10-7
根据公式可得
代入数据可得波长,
如图所示是双缝干涉实验装置的示意图,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
A
试题分析:由相邻两条亮纹之间的距离可知选项A正确;故选A
点评:本题难度较小,熟悉并掌握相邻两条亮纹之间的距离公式
用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:A 白炽灯;B 单缝片;C 光屏;D 双缝;E 滤光片(其中双缝和光屏连在滤光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是:A (A已写好)
(2)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,测出10条红光条纹间的距离为,改用绿光滤光片,其他条件不变,测量10条绿亮纹间的距离为
,则一定有 大于 。
正确答案
(1)EBDC(2)a;b
试题分析:(1)根据操作要求,正确顺序应该是AEBDC。
(2)根据公式,由于红光的波长较绿光的波长长,故有a大于b
点评:本题考查了光的干涉实验实验操作以及相关公式的应用。
在测量玻璃的折射率实验中,某同学设计如下:将来有直角坐标系xOy的坐标纸固定在水平桌面上,OA是画在纸上的直线,在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针。将半圆形玻璃砖放在纸面上(如粗黑线所示,然后插上P3、P4大头针。只要测出直线OA与y轴正方向的夹角α,直线OP3与y轴负方向的夹角β,便可根据n=______________计算玻璃的折射率。其中他确定P3大头针位置的方法应当是:______________,其实验记录的情况如图所示。由于没有量角器,该同学用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请你经过测量帮这位同学算出玻璃砖的折射率n=______________。
正确答案
sinβ/sinα使P3恰好挡住P1、P2的像
可根据这是定律计算折射率,使P3恰好挡住P1、P2的像,
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