实验测定玻璃的折射率实验用双缝干涉测光的波长

实验测定玻璃的折射率实验用双缝干涉测光的波长第1页，共32页。知识梳理

一、测定玻璃的折射率1.实验原理如图所示,abb'a'为两面平行的玻璃砖,光线的入射角为θ1,折射角为θ2,根

据n=

可以计算出玻璃的折射率。

第2页，共32页。2.实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上。(2)在白纸上画一条直线aa',并取aa'上的一点O为入射点,作过O的法线

NN'。(3)画出直线AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两枚大头针。(4)在白纸上放上玻璃砖,使其中一个长边与直线aa'对齐,并画出另一条

长边的对齐线bb'。(5)眼睛在另一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P1的像

被P2的像挡住,然后在观察一侧插上大头针P3,使P3同时挡住P2、P1的像,

再插上P4,使P4挡住P3及P2、P1的像。(6)移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线第3页，共32页。O'B及出射点O',连接O、O'得线段OO',则OO'为玻璃砖内的折射光线。(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2。(8)改变入射角,重复实验。记录下每次入射时的

,并取平均值。第4页，共32页。1.实验原理相邻两条明条纹间距Δx与入射光波长λ,双缝S1、S2间距d及双缝与屏的

距离L满足关系式为:①

Δx=

λ

。二、用双缝干涉测光的波长2.实验装置

第5页，共32页。3.实验步骤(1)安装仪器a.将光源、遮光筒、光屏依次安放在光具座上。b.接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光调节各部件的高度,使光源灯

丝发出的光能②沿轴线到达

光屏。c.安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝③

平行

。(2)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,记下手轮上第6页，共32页。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④

Δx=

。d.换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。

第7页，共32页。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θ1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AC第8页，共32页。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。第9页，共32页。2.利用双缝干涉测光的波长实验中,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=

11.1

mm,xB=

15.6

mm,相邻两条纹间距Δx=

0.75

mm;(2)波长的表达式λ=

Δx

(用Δx、L、d表示),该单色光的波长为λ=

6.0×10-7

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变小

。

(填“变大”“不变”或“变小”)第10页，共32页。

第11页，共32页。答案(1)11.115.60.75(2)

Δx6.0×10-7(3)变小解析由题图可知A、B间有6个条纹间距,因此Δx=

。由Δx=

λ及λ=

知频率越高,波长越短,条纹间距离越小。第12页，共32页。深化拓展考点一测定玻璃的折射率考点二用双缝干涉测光的波长第13页，共32页。深化拓展考点一测定玻璃的折射率一、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'。第14页，共32页。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。

第15页，共32页。1-1

[2019北京理综,21(1)]“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。

图1第16页，共32页。在插P3和P4时,应使

C

(选填选项前的字母)。A.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

C

P3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。第17页，共32页。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。

第18页，共32页。答案①如图所示②

解析①根据插针的针迹画出正确光路图,找到入射角与折射角。②根据折射率定义,结合光路的可逆性,有n=

。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θ1和折射角θ2。②用入射角θ1和折射角θ2表示玻璃折射率的表达式为n=

。第19页，共32页。二、数据处理方法1.计算法:计算每次折射率n,求出平均值

。第20页，共32页。2.图像法:

3.单位圆法:

第21页，共32页。1-3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。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率,写出必要的计算过程。第22页，共32页。答案(1)见解析(2)1.5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。

第23页，共32页。1-4(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θ1

与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2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ACD第24页，共32页。答案

ACD由sinθ1-sinθ2图像可知,

=

=1.5>1,所以入射角θ1大于折射角θ2,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。第25页，共32页。考点二用双缝干涉测光的波长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。甲乙第26页，共32页。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Δx=

。

第27页，共32页。2-1在用双缝干涉法测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列

问题。①甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是图甲

。②将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测

光的波长的实验装置,并用此装置测量红光的波长。

元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝红色滤光片第28页，共32页。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,表格中光学元件的排列顺序应为

EDBA

。(填写元件代号)③已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离L=0.50m,

在光屏上得到的干涉图样如图丁所示,分划板在图中A位置时游标卡尺

如图戊所示,则其示数为

110.65

mm;在B位置时游标卡尺如图己所示。

由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为7.1×10-7

m