实验专题-光学 - 印刷

1、实验专题：测定玻璃的折射率【实验目的】应用光的折射定律测定玻璃的折射率【实验原理】如图1所示，在玻璃砖的上方插两颗大头针P1和P2 ，在玻璃砖的下方观察时，由于光线的两次折射，P1和P2的虚像将在P1和P2的位置。为了确定沿P1、P2方向射入的光线（在玻璃中）的折射光线方向，可在玻璃砖下方插P3和P4两颗大头针，并让它们挡住P1和P2（在下方观察，可以看到P1、P2、P3、P4在一条直线上）。P1、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O ，P3、P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O，连接O、O即是玻璃中的折射光线。测量入射角和折射角，利用折射定律即可得出玻璃的折射率。【注意事项】1、插针时，P1、P2的

2、间距（或P3、P4的间距）不要太小；2、画出玻璃砖的边线后，在插针的过程中玻璃砖不要挪动（尤其不要扭动）；3、入射角不要太大（折射光强度太小），也不要太小（不能反映正弦之比为恒量的规律）；4、如果是用圆规作数据处理，圆的半径不要太小。【实验器材】玻璃砖、白纸、泡沫塑料板（图钉）、大头针、三角板、量角器（或圆规）【实验步骤】1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。2、将玻璃砖放在白纸上，借助三角板画出玻璃砖的上、下边界线。3、按图1所示放好玻璃砖后，插上大头针P1、P2 。4、在玻璃砖的下放观察P1、P2的像，并用大头针P3挡住它们的像P1、P2，将P3插入白纸。5、再用大头针P4挡住P1、P2和P3

3、插入白纸。6、取下玻璃砖，用三角板过P1、P2画直线、过P3、P4画直线，分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O点，连接O、O得到玻璃中的折射光线。7、量出入射角和折射角，用折射定律计算玻璃的折射率。8、改变入射角，重复27步骤，多测几组。【数据处理】实验数据的处理见下表数据组次入射角1折射角2sin1sin2折射率nn的平均值12345【思考题】1、测玻璃的折射率实验中，除了玻璃砖、白纸、量角器和一些作图工具外还需要（ ）A、线光源 B、感光纸 B、大头针 C、分光镜2. 在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下： 将记录光路的白纸铺放在平木板上； 手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放

4、在白纸上； 用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa和bb； 在aa上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为00、300、450的入射光线； 用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折角r； 按公式分别计算，取三个值的算术平均值。以上步骤中有错误或不妥之处的是 ；应改正为 。3. 用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，把P1、P2连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为 角，这个角过小会 ，过大会使从bb面看不到P1、P2的 ；若已确定了P1、P2的位置，欲确定P3的位置，应

5、在观察时使P3 ，如图所示，甲同学做实验时所画的MN线（入射界面）虽与玻璃ab面重合，但PQ线却略向外平移，乙同学MN和PQ之间距离虽等于ac，但实验时玻璃砖的ab、cd都相对MN、PQ平移了一些。取走玻璃砖后，他们分别按MN、PQ及MN、PQ画图求折射率，那么，甲测出的折射率将 ，乙测出的折射率将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）4、如果实验中使用的玻璃砖不是上下边平行的（如图2所示），而实验的操作仍然不变，则测量的结果会受到影响吗？5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，下列意见正确的是（ ）A为了减少作图误差，P3和P4的距离应适当取大

6、些B为减少测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量大些C若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D若P1、P2连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像6.（2012年浙江高考）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。P1P2P3乙AB甲 (1)在图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)为了观测光在玻璃不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操【本资料来源：全品高考网、全品中考

7、网；全品教学网为您提供最新最全的教学资源。】作插好了8枚大头针，如图乙所示。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”)。7.（2012年江苏高考）“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插人第四个大头针D时，要使它 .题12B-2图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a'是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n= .（计算结果保留两位有效数字）专题：用双缝干涉测光的波长(一)目的了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。

8、(二)原理据双缝干涉条纹间距得，波长。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距x，就可以求得光波的波长。(三)器材实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，如图实18-1所示，各部分元件包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。光源滤光片单缝双缝遮光筒屏图实18-1(四)步骤1.将光源和遮光筒安装在光具座上,调整光源的位置,使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏.2.放置单缝和双缝,使缝相互平行,调整各部件的间距,观察白光的双缝干涉图样.3.在光源和单缝间放置滤光片,使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样.4.用米尺测出双缝到光屏的距离L,用测量头测出相邻的

9、两条亮(或暗)条纹间的距离x.5.利用表达式,求单色光的波长.6.换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波长.(五)注意事项1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行,并且双缝和单缝间的距离约为510cm.2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏的中心在同一条轴线上。3.测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)条纹的中心.图实18-24.为减小实验误差,先测出n条亮(或暗)条纹中心间的距离a,则相邻两条亮(或暗)条纹间的距离.(六)例题例1.（1）如图实18-2所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为增加相

10、邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取_或_的方法。（2）如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，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，读下手轮的读数如图实18-3所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读下手轮的读数如图实18-4所示。则：条纹的间距是 mm ；图实18-3图实18-4（4）如果已经量得双缝的间距是0.30mm 、双缝和光屏之间的距离是900mm ，则待测光的波长是 m （取三位有效数字）。(七)习题1.在光的干涉实验中，如果两条狭缝间的距离增加一倍，光的波长减半，则相邻两暗条纹间的距离是原来的（ ）A.4倍

11、B.0.5倍C.0.25倍 D.不变2.在双缝干涉实验中，用黄光得到一个干涉图样，若要使其干涉条纹间的距离变宽，可以采取的办法是（ ）A.换用绿色的滤光片B.换用红色的滤光片C.使光源发出的光更强一些D.使光屏向双缝靠拢一些3.某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功.若他在此基础上对仪器的安装作如下改动，但还能使实验成功的是（ ）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.将单缝与双缝的位置互换，其他不动4.在双缝干涉实验中,用白炽灯做光源在屏上出现了彩色干涉条纹,若用红色和绿色玻璃片各挡

12、住一条缝,则屏上会出现( ) A.红色干涉条纹 B. 绿色干涉条纹 C. 红绿相间的干涉条纹 D.无干涉条纹5.分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹的距离分别为x1和x2,则( )A. x1<x2 B. x1>x2C.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则 x1增大D. 若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则 x1不变6双缝干涉实验装置如图实18-5所示，红光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。则下列说法正确的是（ ）A若只减小两条狭缝S1、S2之间的距离，条纹

13、间距将增大B若只减小两条狭缝与屏之间的距离，条纹间距将增大C若只在两条狭缝与屏之间插入一块与屏平行的平板玻璃砖，条纹间距将增大D若只把用红光照射改为用绿光照射，条纹间距将增大屏PP1S1S2S图实18-5白炽灯滤光片单缝双缝遮光筒屏图实18-67.利用图实18-6中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法,其中正确的是( )A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后，干涉现象消失8.某同学利用双缝干涉实验装置测定红04045350mm图实18

14、-7光的波长，已知双缝间距d= 0.20mm，双缝到屏的距离L=700mm，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图实18-7所示，此时的示数为 mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第五亮条纹的中心对齐，测出第五亮条纹与第一亮条纹的中心线间距离为9.240mm。由以上数据可求得该红光的波长为 m（保留两位有效数字）。 单缝双缝遮光筒屏光源滤光片图实18-89.某同学在测定光波的波长实验中，实验装置如图实18-8所示。使用的双缝间距为0.025cm。实验时，首先调节 和 的中心使之位于遮光筒的中心轴线上，并使 和 竖直且互相平行。当屏上出现了干涉图

15、样后，通过测微目镜（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察第一条亮纹的位置如左图所示，第五条亮纹位置如右图所示，测出双缝与屏的距离为50.00cm，则待测光的波长= nm。10.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，要把它们放在图18-9中图1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。遮光筒图1图2035 30104035图3图实18-9将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、A。本实验的步骤有：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_。将测量头的分划板