(全国专用)2017版高考物理大二轮总复习与增分策略题型研究7加试实验(二)

图5

②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′. (2)插针与测量

①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住

P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．

②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.

③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中． ④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据． 4．数据处理

计算每次的折射率n，求出平均值n. 5．注意事项

(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． (2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．

(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．

(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． (5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．

例2 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6所示．

图6

(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．

cos θ1?sin 90°－θ1?答案 (1)?或? (2)大

cos θ2?sin 90°－θ2?

解析 (1)光线由空气射入玻璃的入射角i＝90°－θ1，折射角r＝90°－θ2，由折射率的sin isin 90°－θ1cos θ1

定义可得：n＝＝＝；(2)根据平行玻璃砖对光线的影响可知，

sin rsin 90°－θ2cos θ2玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小． 变式训练

2．如图7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上大头针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．

图7

(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”)． 答案 (1)l1和l3

l1

(2)偏大 l3

l1R解析 (1)设圆形玻璃砖的半径是R，则入射角为i＝∠AOB，sin i＝，折射角r＝∠COD，

l3sin il1

sin r＝，n＝＝，即需要测量l1和l3.

Rsin rl3

(2)P3顺时针转过一小角度，相当于减小l3，折射率n将偏大．

用双缝干涉测量光的波长(同时练

习使用测量头)

1．实验原理

相邻两条亮条纹间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2的间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为Δx＝λ. 2．实验器材

ld双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺． 3．实验步骤

(1)安装仪器．如图8所示．

图8

①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．

②接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．

③安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行． (2)观察与记录．

①调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹． ②在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．

③调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下|a1－a2|

手轮上的刻度数a2，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝.

n－1④换用不同的滤光片，测量其他色光的波长．

(3)数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式λ＝Δx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值． 4．注意事项

(1)调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮．

(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上．

(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两个条纹间的距离．

(4)不要直接测Δx，要测几个条纹的间距，计算得Δx，这样可以减小误差． (5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外边．

例3 (2016·4月浙江选考·21)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20 mm的双缝，双缝与屏的距离为600 mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图9甲所示的干涉条纹．换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹

dl中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的________(填字母)，此时测量头的读数为25.70 mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是________mm.紫光的波长等于________nm.

图9

答案 D 19.40 420

解析 换成紫色滤光片后，光的波长变小，条纹间距变小，B错，条纹方向不变，C错，分划板中心刻线的位置是不变的，A错，D对；游标尺的读数为19 mm＋8×0.05 mm＝19.40 mm；根据波长计算公式λ＝Δx，可得λ＝420 nm. 变式训练

3．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10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．

dL

图10

(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，由左到右，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，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮； ②按合理的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用刻度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)测量数条亮条纹间的距离．