（北京专用）2020版高考物理总复习第十五章第4讲实验：测量玻璃的折射率实验_用双缝干涉实验测量光的波长课件.pptx

第4讲实验:测量玻璃的折射率实验:用双缝干涉实验测量光的波长,一测量玻璃的折射率,二用双缝干涉实验测量光的波长,知识梳理,考点一测量玻璃的折射率,考点二用双缝干涉实验测量光的波长,深化拓展,一、测量玻璃的折射率如图所示,abba为两面平行的玻璃砖,光线的入射角为1,折射角为2,根据n=可以计算出玻璃的折射率。,知识梳理,二、用双缝干涉实验测量光的波长,1.实验原理相邻两条明条纹间距x与入射光波长,双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离L满足关系式为:x=。,2.实验装置,3.观察与记录a.调单缝与双缝间距为几厘米时,观察白光的干涉条纹。b.在单缝和光源之间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。c.调节测量头,使分划板中心刻线对齐第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,当分划板中心刻线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的读数a2,则相邻两条亮条纹间的距离x=。,d.换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。,1.(多选)如图所示,用插针法测定玻璃折射率的实验中,以下各说法中正确的是(),A.P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些,可以提高准确度C.入射角1适当大些可以提高准确度D.入射角太大,折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射,使实验无法进行E.P1、P2的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关,答案AC同一侧大头针之间的距离适当大些,可以提高准确度;入射角适当大些,相应的折射角也增大,折射现象较明显,方便测量且误差较小;A、C正确,B、E错;由于光通过玻璃砖时,各相关角度是互相制约的,其出射角恒等于入射角,而对于入射的界面,光线是从光疏介质射入光密介质,折射角必小于入射角,当入射角趋于最大值90,折射角也趋于最大值C,而对于出射的界面,在玻璃砖内的折射光线的入射角也趋于最大值C,根据光路可逆原理,出射角最大也趋于90,即始终能有光线穿过玻璃砖,D错。,2.利用双缝干涉实验测量光的波长实验中,双缝间距为d=0.4mm,双缝到光屏的距离为L=0.5m,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给出,则:(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=mm,xB=mm,相邻两条纹间距x=mm;(2)波长的表达式=(用x、L、d表示),该单色光的波长为=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。,(选填“变大”“不变”或“变小”),深化拓展,考点一测量玻璃的折射率,一、实验操作和误差分析,1.用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面,严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb。,2.实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动。,3.大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖两侧每两枚大头针P1和P2间、P3和P4间的距离应适当大一点,以减小确定光路方向时造成的误差。,4.实验时入射角不宜过小,否则会使测量误差过大,也不宜过大,否则在bb一侧将看不清P1、P2的像。,5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5cm以上。若宽度太小,则测量误差较大。,1-1(2015北京理综,21节选)“测量玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时,应使(选填选项前的字母)。,图1A.P3只挡住P1的像B.P4只挡住P2的像C.P3同时挡住P1、P2的像,答案CP3应同时挡住P1、P2的像,P4应挡住P3本身和P1、P2的像,故选项C正确。,1-2某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时,先在白纸上作一与圆柱横截面相同的圆,圆心为O。将圆柱形玻璃的底面与圆重合放在白纸上。在圆柱形玻璃一侧适当位置竖直插两枚大头针P1和P2,在另一侧适当位置先后插两枚大头针P3和P4,先使P3能够挡住P2、P1的像,再插大头针P4,并使P4能够挡住P3和P2、P1的像。移去圆柱形玻璃和大头针后,得如图所示的痕迹。,(1)图中已画出过P1、P2的入射光线,请在图中补画出完整的光路图,并标出光从玻璃射入空气的入射角1和折射角2。(2)用入射角1和折射角2表示玻璃折射率的表达式为n=。,二、数据处理方法,1.计算法:计算每次折射率n,求出平均值。,2.图像法:,3.单位圆法:,1-3(多选)某同学做测定玻璃折射率实验时,用他测得的多组入射角1与折射角2作出sin1-sin2图像如图所示,则下列判断中正确的是(),A.他做实验时,研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5D.玻璃临界角的正弦值为0.67,答案ACD由sin1-sin2图像可知,=1.51,所以入射角1大于折射角2,故光是从空气射入玻璃的,A正确。由折射率定义知n=1.5,C正确,B错误。由临界角定义知临界角的正弦值sinC=0.67,D正确。,1-4如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。,(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当是。(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规作了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请你帮这位同学算出玻璃砖的折射率,写出必要的计算过程。,答案(1)见解析(2)见解析,解析(1)他确定P3大头针位置的方法应当是:透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像。(2)由折射定律可得n=1.5。,考点二用双缝干涉实验测量光的波长,1.实验操作应注意的事项(1)保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴。(2)保持单缝和双缝平行。,2.测量头的构造及使用如图甲所示,测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,分划板会向左右移动,测量时,应使分划板中心刻度对齐条纹的中心,如图乙所示,记下此时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。实际测量时,要测出n条明纹(暗纹)的宽度,设为a,那么x=。,甲乙,2-1在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲),并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后,接通电源使光源正常工作。,(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上,的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=mm;(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离x=mm;这种色光的波长=nm。,答案(1)15.02(2)2.316.6102,解析(1)主尺读数为15mm,游标尺读数为10.02mm=0.02mm,二者相加即可。(2)由于图中数字标记的是暗条纹,首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数,若图乙的(a)图中的中央刻线所对亮条纹记为第1条,则图丙的(a)图中,中央刻线所对亮条纹为n=7,则x=2.31mm,光的波长=6.6102nm。,2-2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)本实验的实验步骤有: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;,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;用米尺测量双缝到屏的距离;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。在操作步骤时还应注意和。(2)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(a)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(b)中手轮上的示数为mm,求得相邻亮纹的间距x=mm。(3)已知双缝间距d为2.010-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式=,求得所测红光的波长为nm。,答案(1)见解析(2)13.8702.310(3)6.6102(或660),解