2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 光學(xué) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)檢測(cè).doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 光學(xué) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)檢測(cè) 1.在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②和③所示,其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚,乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確,且均以aa、bb為界面畫(huà)光路圖,則 (1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比　　　　(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 (2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比　　　　(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 (3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比　　　　。 2.如圖1所示,在測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡,并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫(huà)出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,再?gòu)睦忡R的右側(cè)觀察P1和P2的像。 圖1 圖2 ①此后正確的操作步驟是　　　。(選填選項(xiàng)前的字母) A.插上大頭針P3,使P3擋住P2的像 B.插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像 C.插上大頭針P4,使P4擋住P3的像 D.插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像 ②正確完成上述操作后,在紙上標(biāo)出大頭針P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出)。為測(cè)量該種玻璃的折射率,兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線,如圖2甲、乙所示。在圖2中能夠僅通過(guò)測(cè)量ED、FG的長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖　　　(選填“甲”或“乙”),所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式n=　　　(用代表線段長(zhǎng)度的字母ED、FG表示)。 3.[xx北京豐臺(tái)二模,21(1)]某同學(xué)利用“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置”測(cè)定紅光的波長(zhǎng)。已知雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為L(zhǎng),將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中心對(duì)齊,并將該條紋記為第1亮條紋,其示數(shù)如圖所示,此時(shí)的示數(shù)為　　　　mm。然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第5亮條紋的中心對(duì)齊,讀出示數(shù),并計(jì)算第5亮條紋與第1亮條紋的中心線間距離為Δx。由此可得該紅光的波長(zhǎng)表達(dá)式為　　　(用字母表達(dá))。 4.[xx北京海淀零模,21(1)]如圖甲所示,在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中,將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20 mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離L= 700 mm。然后,接通電源使光源正常工作。 甲 ①已知測(cè)量頭上主尺的分度值是1毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20個(gè)小格。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測(cè)量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻線與某條紋A中心對(duì)齊,如圖乙所示,此時(shí)測(cè)量頭上主尺和副尺的示數(shù)情況如圖丙所示,此示數(shù)為　　　mm;接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線與某條紋B中心對(duì)齊,測(cè)得A到B條紋間的距離為8.40 mm。利用上述測(cè)量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長(zhǎng)λ=　　　　m(保留2位有效數(shù)字)。 ②另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置做了一下改動(dòng)后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動(dòng)可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是　　　　。 A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間 B.僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動(dòng)少許 C.僅將單縫與雙縫的位置互換 D.僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片 5.“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,已知雙縫與屏的距離為L(zhǎng),雙縫間距為d。 丙 ①如圖乙所示,移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪,使分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋的中心,記下此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x1。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板的中心刻線向右移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)第4條亮紋的中心,此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x2如圖丙所示,則讀數(shù)x2=　　　　mm; ②已知雙縫與屏的距離為L(zhǎng),雙縫間距為d。計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ=　　　　;(用題目中給出的字母表示) ③對(duì)于某種單色光,為增加相鄰亮紋間的距離,可采取　　　　　　　　或　　　　　　　　的方法。 綜合提能 1.某校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)液體折射率的儀器。如圖所示,在一個(gè)圓盤(pán)上,過(guò)其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上,垂直盤(pán)面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)的下半部分豎直進(jìn)入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2,在圓周EC部分插上P3,使P3擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過(guò)計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。 (1)若∠AOF=30,OP3與OC之間的夾角為30,則P3處刻的折射率的值為　　　　。 (2)圖中P3、P4兩處,對(duì)應(yīng)折射率大的是　　　　。 (3)做AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處對(duì)應(yīng)的折射率為　　　　　　　　。 2.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中: (1)實(shí)驗(yàn)裝置采用雙縫干涉儀,它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成,現(xiàn)準(zhǔn)備了下列儀器:A.光源,B.雙縫片,C.單縫片,D.濾光片,E.光屏(其中雙縫片和光屏連在遮光筒上)。 把以上儀器安裝在光具座上時(shí),正確的排列順序是　　　　。 (2)(多選)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),正確的說(shuō)法是(　　) A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)各器件中心共軸,并且單縫和雙縫的縫應(yīng)相互平行 B.觀察到的白光的干涉圖樣是:可以看到彩色的干涉條紋,中央為一條白亮的零級(jí)干涉條紋;彩色條紋的排列,以零級(jí)亮條紋為中心左右對(duì)稱,在第一級(jí)亮條紋中紫色在最外側(cè) C.看到白光的干涉條紋后,在單縫前面放上紅色或綠色濾光片,即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋,且紅條紋的間距比綠條紋的間距大 D.測(cè)量時(shí)應(yīng)使測(cè)量頭的分劃板的中心刻線對(duì)齊條紋的中心再讀數(shù)  答案精解精析 基礎(chǔ)鞏固 1.答案　(1)偏小　(2)不變　(3)可能偏大、可能偏小、可能不變 解析　(1)用圖①測(cè)定折射率時(shí),會(huì)導(dǎo)致玻璃中折射光線偏折小了,所以折射角增大,折射率減小。 (2)用圖②測(cè)折射率時(shí),只要操作正確,折射率與玻璃磚形狀無(wú)關(guān)。 (3)用圖③測(cè)折射率時(shí),因?yàn)榻缑鎎b部分在玻璃磚外側(cè),部分在內(nèi)側(cè),故無(wú)法確定折射光線偏折的大小,所以測(cè)得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變。 2.答案　①BD?、谝摇? 解析　①在棱鏡的左側(cè)畫(huà)出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,確定入射光線,然后在棱鏡的右側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,再插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像,從而確定出射光線。 ②設(shè)AB界面入射光線的入射角為α,折射角為β,根據(jù)折射規(guī)律得n=,根據(jù)幾何關(guān)系有:對(duì)于甲圖,sin α=,sin β=,對(duì)于乙圖,sin α=,sin β=,可知僅通過(guò)測(cè)量ED、FG的長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖乙,折射率 n==。 3.答案　2.430(2.428~2.432) λ=Δx 解析　讀數(shù)為:2 mm+0.0143.0 mm=2.430 mm,=λ,得:λ=d。 4.答案?、?.25　4.810-7?、贒 解析　①游標(biāo)尺上有20個(gè)小格,精確度為0.05 mm,游標(biāo)尺上第五條刻線對(duì)齊主尺上某條刻線,則示數(shù)為0.055 mm=0.25 mm。 相鄰亮(暗)條紋間距Δx= m=λ,解得λ=4.810-7 m。 ②若條紋數(shù)目增加,則相鄰亮(暗)條紋間距Δx變小,由Δx=λ知,僅將紅色濾光片換成綠色濾光片,λ變小,則Δx變小。 5.答案?、?.700?、凇、蹨p小雙縫間距離　 增大雙縫到屏的距離 解析　(1)①固定刻度讀數(shù)“1.5”,可動(dòng)刻度讀數(shù)“20.0”,故x2=1.5 mm+20.00.01 mm=1.700 mm。 ②由Δx=λ,Δx=,可得λ=。 ③由Δx=λ可知,對(duì)于某種單色光,若要增加相鄰亮紋間的距離,可以減小雙縫間距離,或增大雙縫到屏的距離。 綜合提能 1.答案　(1)或1.73　(2)P4　(3)1 解析　(1)根據(jù)折射定律有n=,題中θ1=∠EOP3=-∠COP3=60,θ2=∠AOF=30,所以n==≈1.73。 (2)在折射角相同的情況下,圖中P4對(duì)應(yīng)的∠EOP4大于P3所對(duì)應(yīng)的∠EOP3,所以P4處對(duì)應(yīng)的折射率大。 (3)因A、O、K在一條直線上,入射角等于折射角,所以K處對(duì)應(yīng)的折射率應(yīng)為1。 2.答案　(1)ADCBE(或EBCDA)　(2)ACD 解析　(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確順序?yàn)?光源、濾光片、單縫片、雙縫片、光屏,或把它們?nèi)康惯^(guò)來(lái)也可,因此,答案為ADCBE或EBCDA。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使各器件的中心位于遮光筒的軸線上,且使單縫與雙縫平行,A正確;白光的干涉圖樣是彩色條紋,中央為白色亮條紋,在第一級(jí)亮條紋中紅色在最外側(cè),B錯(cuò)誤;由Δx=λ得紅條紋的間距大于綠條紋的間距,C正確;為了減小誤差,應(yīng)使分劃板的中心刻線對(duì)齊條紋中心再讀數(shù),D正確。