高考物理一轮复习 考点通关练 考点50 测定玻璃的折射率 用双缝干涉测光的波长.doc

考点50测定玻璃的折射率用双缝干涉测光的波长 考点名片考点细研究：(1)测定玻璃的折射率；(2)用双缝干涉测光的波长等。其中考查到的如：2016年江苏高考12题b(2)(3)、2015年北京高考第21题(1)、2015年全国卷第34题(1)、2014年大纲卷第17题、2014年江苏高考第12题b(1)、 2012年江苏高考第12题、2012年浙江高考第21题、2012年全国卷第16题、2012年福建高考第19题等。备考正能量：本考点为高考的重点内容。考查的形式既有选择题也有填空题，测定玻璃的折射率、用双缝干涉测光的波长仍然是今后高考命题的热点和重点，复习时应引起足够的重视。一、基础与经典1. (多选)某同学在测定玻璃折射率的实验中，使用的是半圆形玻璃砖，p1、p2、p3、p4是按顺序插在软木板上的大头针，如图所示。下列关于实验操作中的做法正确的是()a任意选取p1、p2连线的方向和入射点a的位置，都可以在圆弧右侧适当位置处插上第三枚大头针，使其同时挡住p1、p2的像b如果入射点a恰在玻璃砖圆心处，可不使用大头针p4c可以用p1、p2连线作为入射光线，也可以用p4、p3连线作为入射光线d为减小误差，p1、p2间距和p3、p4间距应适当大一些答案bcd解析任何光线都能从空气射进玻璃，但从玻璃射向空气时可能会发生全反射，若选取的p1、p2连线方向和入射点a的位置不合适，即当ab光线在玻璃砖内的入射角大于全反射临界角时，玻璃砖的右侧不会有光线射出，故a选项错误；如果入射点a恰在玻璃砖圆心处，则折射光线沿径向射入玻璃砖，也能沿径向射出玻璃砖，插上p3即可作出折射光线，又根据光路可逆，可知b、c选项正确；d选项是做实验时减小误差的一种做法，故d选项正确。2.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa和bb，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在了图示位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将()a偏大 b偏小 c不变 d无法确定答案c解析经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射率不变，c项正确。3.如图，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是()(1)p1、p2及p3、p4之间的距离适当大些，可以提高准确度(2)p1、p2及p3、p4之间的距离取得小些，可以提高准确度(3)入射角1适当大些，可以提高准确度(4)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(5)p1、p2的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关a(1)(3) b(2)(4) c(3)(5) d(1)(4)答案a解析实验根据大头针确定入射光线和出射光线，在连线及测量时必然有误差，p1、p2和p3、p4之间距离适当大些，可以减小误差，故(1)正确，(2)错误；实验要求入射角不能太小，否则会导致测量误差太大，(3)正确；根据几何知识知光在第二界面的入射角等于在第一界面的折射角，小于临界角，不会发生全反射，(4)错误；综合上述分析知(5)错误。故选a。4如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界pq、mn记录在纸面上。若单色光沿纸面从真空中以入射角i60从mn表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过pq、mn之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为()a2 b. c1.5 d.答案b解析设玻璃砖的厚度为d，折射率为n，折射角为r，则t，t，n，可得n，选项b正确。5一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()a各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同b各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同c各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同d上述说法都不正确答案a解析白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，故a项正确。6(多选)某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉情况，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装做了如下改动，仍能使实验成功的是()a将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动b将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动c将单缝向双缝移动少许，其他不动d将单缝和双缝的位置互换，其他不动答案abc解析双缝发生干涉，而单缝发生衍射，故d错误；由x知，改变双缝到屏的距离仍能得到清晰条纹，只是条纹间距变化，a正确；适当改变单缝与双缝间距对实验无影响，c正确；滤光片的作用只是将复色光变成单色光，所放位置对实验无影响，b正确。7(多选)某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于()a光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大b没有安装滤光片c单缝与双缝不平行d光源发出的光束太强e光源发出的光束太暗答案ace解析安装实验器材时要注意使光束的中央轴线与遮光筒的轴线重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，还要使光源发出的光束不要太暗，才能使实验成功。故选a、c、e。8根据你学过的干涉原理，判断下列说法中正确的是()a在真空中传播速度相同的两束光可以发生干涉现象b在双缝干涉实验中，用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现等间距的彩色条纹c其他条件不变的情况下，双缝的间距越大，光屏上产生的干涉条纹间距越小d在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则干涉条纹与原来一样，只是亮度减半答案c解析只有频率和振动方向总是相同且相位差恒定的光波才能发生干涉现象，选项a错误；红光和紫光频率不同，不能产生干涉，选项b错误；根据x可知，双缝间距越大，光屏上产生的干涉条纹间距越小，选项c正确；在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则发生单缝衍射，不会出现干涉条纹，选项d错误。9(多选)若要使用激光做双缝干涉实验，下列说法正确的是()a激光平行度太好，不容易发生衍射，干涉条纹不清晰b激光具有很好的相干性，可以不用滤光片和单缝c激光能量高，得到的干涉条纹更清晰d用激光做该实验可去掉滤光片，但不能去掉单缝答案bc解析激光具有很好的相干性，频率单一，可以不用滤光片和单缝，且激光的能量高，条纹的清晰度高，选项b、c正确。二、真题与模拟102015北京高考“测定玻璃的折射率”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()ap3只挡住p1的像bp4只挡住p2的像cp3同时挡住p1、p2的像答案c解析使p3同时挡住p1、p2的像，即p3、p1、p2在同一光线上；p4挡住p3以及p1、p2的像，a、b都错误，c项正确。112014大纲卷在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为()a2.06107 m b2.06104 mc1.68104 m d1.68103 m答案c解析根据双缝干涉相邻明条纹中心间距公式x，解得d，代入数据可得d m1.68104 m，故c项正确。122014江苏高考某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示。他改变的实验条件可能是()a减小光源到单缝的距离b减小双缝之间的距离c减小双缝到光屏之间的距离d换用频率更高的单色光源答案b解析比较甲乙两图，条纹间隔距离变大，根据x可判断，减小双缝间距离，增大双缝到光屏间距离或换用频率低的单色光，均能使x增大，选项b正确。一、基础与经典13在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。(1)在图乙中画出完整的光路图；(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_；(保留3位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示。图中p1和p2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是p3和_。(填“a”或“b”)答案(1)见解析 (2)1.50(说明：0.03范围内都可)(3)a解析(1)如图a所示。(2)折射率n，sini与sinr可利用图a中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算，sini，sinr，n1.50。(3)光路图如图b所示，光线经两边沿相互平行的玻璃砖，出射光线平行于入射光线，即mnp4b。p1p2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折，如图p3a，所以填a。14在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲)：(1)下列说法哪一个是错误的_。(填选项前的字母)a调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝b测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐c为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙，其示数为_ mm。答案(1)a(2)1.970解析(1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线)，所以摆放时并不放单缝和双缝，a错误。测量亮纹位置时，为了准确，应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐，b正确。相邻两条亮纹间距为d，则n条亮纹间距为a(n1)x，即x，c正确。(2)1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm。二、真题与模拟152017河北衡水中学月考用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针p1、p2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使p1的像被p2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针p3和p4，使p3挡住p1和p2的像，p4挡住p3以及p1和p2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中o为两圆弧圆心，图中已画出经过p1、p2点的入射光线。(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的ab分界面上画出这两个角。(3)用所测物理量计算折射率的公式为n_。(4)为了保证在弧面cd得到出射光线，实验过程中，光线在弧面ab的入射角应适当_(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n_。答案(1)(2)如图所示(3)(4)小一些(5)1.5解析(1)连接p3、p4与cd交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于p1、p2的连线与ab的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路。(2)连接o点与光线在ab上的入射点即为法线，入射光线与法线的夹角为入射角，折射光线与法线的夹角为折射角。(3)由折射定律可得n。(4)为了保证能在弧面cd上有出射光线，实验过程中，光线在弧面ab上的入射角应适当小一些，才不会使光线在cd面上发生全反射。(5)图象的斜率kn，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。162016山东新泰模拟小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验(如图所示)，他进行的主要步骤是：a用刻度尺测玻璃砖的直径ab的大小d。b先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心o、直径ab、ab的法线oc。c将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺mn紧靠a点并与直径ab垂直放置。d调节激光器，使po光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心o，并使长直尺mn的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到a点的距离x1，右侧亮点到a点的距离x2。(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n_。(2)(多选)关于上述实验以下说法正确的是()a在boc的范围内，改变入射光po的入射角，直尺mn上可能只出现一个亮点b左侧亮点到a点的距离x1一定小于右侧亮点到a点的距离x2c左侧亮点到a点的距离x1一定大于右侧亮点到a点的距离x2d要使左侧亮点到a点的距离x1增大，应减小入射角答案(1) (2)abd解析(1)作出光路图如图所示，折射光线交于mn上的e，反射光线交于mn上的f点。由几何关系得：n。(2)当入射角大于等于临界角时，发生全反射，只有反射光线照射到mn上，所以mn上可能只出现一个亮点，a正确。由图知，角大于角，所以左侧亮点到a的距离总是比右侧亮点到a点的距离小，b正确，c错误。要想左侧亮点到a点的距离增大，必须减小折射角，由折射率公式可知，要减小折射角，必须减小入射角，d正确。17. 2016河南漯河中学段考某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心o作两条相互垂直的直径bc、ef。在半径oa上，垂直盘面插上两枚大头针p1、p2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总使得液面与直径bc相平，ef作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察p1、p2。同学们通过计算，预先在圆周ec部分刻好了折射率的值，这样只要根据p3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。(1)若aof30，op3与oc之间的夹角为45，则在p3处刻的刻度值为_。(2)若在同一液体中沿ao方向射入一束白光，最靠近oc边的是_色的光，增大入射角度，_色的光在刻度盘上先消失。答案(1) (2)紫 紫解析(1)由题图可知，aof是入射角，eop3是折射角，但在定义折射率时光是从真空或空气射向介质的，所以用光路的可逆性转化可得n，代入数据可得n。(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以紫光偏折得最多，故最靠近oc边的是紫光。增大入射角，所有单色光的折射角都增大，而紫光的折射角依然最大，故紫光在刻度盘上先消失。182016河北衡水中学期中在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲)，并选用双缝间距d0.20 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l700 mm。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1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x11.16 mm；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15 mm，游标尺读数为10.02 mm0.02 mm，x2(150.02) mm15.02 mm。(2)由于图中数字标记的是暗纹，首先应根据暗纹所标数字给亮纹也标明条数，若图乙(a)中的中央刻线所对亮纹记为第1条，则图丙(a)中的中央刻线所对亮纹为n7，则x2.31 mm，由x得光的波长6.6102 nm。192016厦门联考在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：a灯丝与单缝和双缝必须平行放置b干涉条纹与双缝垂直c干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关d干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是_。(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为_mm。(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时，测量值_(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。答案(1)ad(2)0.700(3)大于解析(1)为了获得清晰的干涉条纹，a正确