【同步】高中物理一轮复习课后习题-第十四章第77课时　实验十七-测量玻璃的折射率　实验十八-用双缝干涉实验测量光的波长

第77课时实验十七：测量玻璃的折射率课时精练(分值：40分)1、4题每小题5分，2、3题每小题6分，5、6题每小题9分，共40分1.(多选)(2024·江西卷·9)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是()A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件B.透镜的作用是使光更集中C.单缝的作用是获得线光源D.双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多答案BC解析进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误；透镜的作用是会聚光使光更集中，故B正确；单缝的作用是获得线光源，故C正确；根据条纹间距公式Δx=Ld·λ可知双缝间距越小，相邻亮条纹的间距越大，测量头中观察到的条纹数目越少，故D2.(6分)某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率n，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d；②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心O，过O点画出法线；将玻璃砖沿画出的半圆形位置放好，玻璃砖直径AB与竖直放置的光屏MN垂直并接触于A点；③用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心O，如图甲所示，在光屏MN上可以观察到两个光斑C、D；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑D恰好消失时停止移动，用铅笔在白纸上标记此时光斑E的位置，移走玻璃砖和光屏。根据以上步骤，回答下列问题：(1)(2分)测得半圆形玻璃砖直径D的读数如图乙所示，则d=cm；

(2)(2分)为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率n，还需测量的一个物理量及表示它的字母为；

(3)(2分)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式n=。(用所给字母表示)

答案(1)7.775(2)OE的长度L(3)2解析(1)由图乙可知，游标卡尺为20分度的游标卡尺，精度为0.05mm，故d=7.7cm+15×0.05mm=7.775cm(2)由题可知，光斑在E处时，折射光恰好消失，即光线此时发生全反射，故为测量折射率，还需测量OE的长度L。(3)当光线恰好发生全反射时，有n=1sinθ=1OA3.(6分)(2024·上海卷·5)光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验，逐渐揭开了光的神秘面纱。人类对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。(1)(2分)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为。

A.DdNL B.C.DLNd D.(2)(2分)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比。

A.增加 B.不变 C.减小(3)(2分)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有。

A.减小缝宽 B.使单缝靠近传感器C.增大缝宽 D.使单缝远离传感器答案(1)B(2)B(3)AD解析(1)N条暗条纹间距为D，说明相邻两条条纹间距Δx=D又Δx=Ld解得λ=Dd(N−1)(2)加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变，B正确。(3)移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度或增加单缝到传感器的距离可以增大中央亮纹宽度。故选A、D。4.(5分)(2024·河北卷·11(1))某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：单色光类别x1/mmx6/mm单色光110.6018.64单色光28.4418.08根据表中数据，判断单色光1为(填“红光”或“绿光”)。

答案绿光解析根据Δx=Ldλ，可得λ=由图表代入数据可知Δx1=18.64−10.605mm=1.608mmΔx2=18.08−8.445mm=1.928故Δx1<Δx2，则λ1<λ2，绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。5.(9分)(2024·安徽卷·11)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。(1)(3分)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是。(填正确答案标号)

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2C.实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差(2)(3分)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射率(填“大”或“小”)。

(3)(3分)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃n介质(填“>”或“<”)。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。

答案(1)B(2)大(3)>解析(1)在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a'代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'，故A错误；B项实验操作正确；实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，以减小实验误差，故C错误。(2)由题图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律n=sinα(3)根据折射定律可知，玻璃的折射率为n玻璃=sinα该介质的折射率为n介质=sinα其中α2<α3，所以n玻璃>n介质。6.(选做题)(9分)1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)。应用洛埃镜测量单色光波长的原理如下：如图所示，S'是单缝S通过平面镜成的像，如果S被视为双缝干涉中的一个缝，S'相当于另一个缝。单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹。请回答下列问题：(1)(5分)若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为h和D，光屏上形成的相邻两条亮纹(或暗纹)间距离为Δx，则单色光的波长λ=；

(2)(4分)实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。已知h远小于D，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互(选填“