专题80测量玻璃的折射率和用双缝干涉实验测量光的波长（原卷版）

2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升专题80测量玻璃的折射率和用双缝干涉实验测量光的波长特训目标特训内容目标1测量玻璃的折射率（1T—5T）目标2用双缝干涉实验测量光的波长（6T—10T）【特训典例】测量玻璃的折射率1．某同学利用防水激光笔、长方体透明水槽、圆规和刻度尺等测定水的折射率，实验过程如下：（1）将水槽平放在水平桌面上，防水激光笔固定在水槽中的S处。（2）①如图甲所示，用激光笔靠近水槽前侧面发出一细束激光，在激光传播光路上选取两个点O和A，并用记号笔在水槽前侧面上记下O、A两点的位置。②保持激光笔位置和发射激光束的方向不变，在水槽中慢慢注入清水，使水面恰好到达O点处，在水面上方的激光传播光路上选取B点，用记号笔在前侧面上记录B点的位置。③如图乙所示，用直尺在水槽前侧面上过O点作竖直线，分别连接和得到加水前后激光的出射光线。④以O点为圆心，用圆规在水槽前侧面上作辅助圆，分别交和于点和点，再分别过点和点作竖直线的垂线，垂足分别为E点和F点。⑤分别用刻度尺测量线段的长度和的长度，其中，的读数如图丙所示，则。（3）利用所测的物理量，水的折射率可表示为，由测得的数据计算水的折射率（结果保留三位有效数字）。（4）为了减小实验测量误差，下列实验操作正确的是（填正确答案标号）。A．选取A点和B点时应该尽量靠近O点B．应该尽量使激光束处于竖直面内C．激光在水面处的入射角越大越好D．辅助圆的半径应该尽量大些2．该同学转身一看，旁边有玻璃砖，于是他开始做“测定玻璃的折射率”的实验。①为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是。A．选择的入射角应尽量小些B．大头针应垂直地插在纸面上C．大头针和及和之间的距离尽量小些D．在观察时，大头针只需要将挡住即可②该同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于点，过A点和点作垂直法线的直线分别交于点和点，如图甲所示，他测得，，则可求出玻璃的折射率。③他在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖的宽度稍大些，如图乙所示，则他测得的折射率（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。3．某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率”实验中，画出光线的径迹，如图甲所示。（1）在实验前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。（2）该实验小组某同学在甲图的基础上，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃的折射率（用图中线段的字母表示）；（3）若该组某同学在画界面时，不小心将两界面和间距画得比玻璃砖宽度大些，如图丙所示，则他测得的折射率将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（4）另一个实验小组使用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率。如图所示，在平铺的白纸上垂直纸面插大头针、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，使挡住、的像，连接，图中MN为分界线，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。该同学在插大头针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（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。4．某同学测量玻璃的折射率。实验过程如下：（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的P点水平入射，到达bc面上的Q点后折射出玻璃砖，用大头针在白纸上标记P点、Q点和激光笔出光孔S的位置；②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，做ab界面的法线PM和光线PQ的反向延长线PN，过法线上的M点分别做PS和PN的垂线，垂足分别为点A和点B，如图甲所示；③用刻度尺测量MA和MB的长度和，MA的长度读数如图乙所示，cm，测得为。（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖的折射率表达式为，由测得的数据可得折射率n为（结果保留3位有效数字）。（4）为了减小实验的相对误差，下列说法正确的是。A．选取点M尽量靠近入射点PB．选取点M尽量远离入射点PC．选取ab界面的入射角尽量大些D．选取ab界面的入射角尽量小些5．实验室有一个直角三棱镜，物理小组的同学准备测量它的折射率，实验步骤如下：（1）在木板上铺一张白纸，将三棱镜放在白纸上并用细线描出三棱镜的轮廓，如图中的实线所示。（2）在垂直于AB的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住和、的像，移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。请帮他们完成下列实验内容：（1）将实验需要的光路图补充完整。（2）实验小组用量角器量出光线在BC界面发生折射时，入射光线与BC边夹角为、折射光线与BC边夹角为，则三棱镜的折射率。（3）若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，如图中虚线所示，则测得的折射率真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。用双缝干涉实验测量光的波长6．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1），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。（1）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中。A．可观察到明暗相间的白条纹B．可观察到彩色条纹C．观察不到干涉条纹（2）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为、，且有，则入射的单色光波长的计算表达式为。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为cm。（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4所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值测量值。（填大于“小于”或“等于”）7．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图（甲）所示，并选用缝间距的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离。接通电源使光源正常工作。（1）M、N、P三个光学组件依次为。A．滤光片、单缝片、双缝片

B．滤光片、双缝片、单缝片C．偏振片、单缝片、双缝片

D．双缝片、偏振片、单缝片（2）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图（乙）所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节。A．左右拨动拨杆

B．旋转滤光片C．旋转测量头上的手轮

D．旋转遮光筒和测量头（3）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图（丙）所示，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图（1）所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺（50分度）如图（2）所示，读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图（3）所示，此时游标卡尺如图（4）所示，读数为mm。（4）利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为l、双缝间距为d，计算波长的公式（用题目中给出的字母，，l，d表示）8．某学习小组利用图甲所示装置测量某种色光的波长，已知双缝间距离为0.20mm，双缝到屏间的距离为75.0cm。（1）实验时，移动分划板，第1条明条纹对应的游标卡尺读数如图乙所示，第5条明条纹的游标卡尺读数如图丙所示，丙图中游标卡尺上的读数为mm，该单色光的波长为m。（2）在写实验报告时，需将目镜中所观察到的现象描绘出来。小明、小华分别画了转动手轮时所观察到的初、末两个视场区的示意图如图丁、戊所示，可判断（选填“小明”或“小华”）的图样存在造假现象。9．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图1所示已知单缝与双缝间的距离L1，双缝与屏的距离L2.单缝宽d1，双缝间距d2，用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准屏上亮纹的中心，如图2，记下此时手轮上的读数。（1）分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时，手轮上的读数如图3所示，则对准第1条时读数x1=mm；记录对准第4条时读数为x2；则计算波长的公式λ=；（2）某同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是。A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间B．仅将单缝远离双缝移动少许C．仅将单缝与双缝的位置互换D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片10．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，下列说法中正确的是；A．干涉条纹与双缝垂直B．单缝和双缝应相互平行放置C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。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，记下此时图乙中手轮上的示数为mm；（3）已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测光的波长为m（结果保留三位有效数字）；（4）双缝干涉实验装置的截面图如图。单缝S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源发出的光在真空中的波长为λ，经单缝S后，再经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点。现在已知玻璃片的厚度为d