实验17　测量玻璃的折射率 实验18　用双缝干涉测量光的波长

6/6实验17测量玻璃的折射率实验18用双缝干涉测量光的波长一、测量玻璃的折射率装置原理通过法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B，从而画出折射光线OO'，求出折射角θ2，再根据n＝sinθ1sinθ2或操作要领（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点的法线MM'。（3）画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针。（4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa'对齐，并画出另一条长边的对齐线bb'。（5）眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使被挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住，再插上P4，使P4挡住。（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O'B及出射点O'，连接O、O'得线段OO'。（7）用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2数据处理（1）计算法：由n＝sinθ1sinθ2（2）作sinθ1-sinθ2图像：由n＝sinθ1sinθ2可知图像应是过原点的直线，（3）“单位圆”法：如图乙所示，sinθ1＝EHOE，sinθ2＝E'H'OE'，OE＝OE'＝R，注意事项（1）实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O之间、P3与O'之间距离要稍大一些。（2）入射角θ1不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）。（3）操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线。（4）实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。（5）玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大二、用双缝干涉测量光的波长装置原理如图所示，相邻两条亮（暗）条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l满足关系式，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ操作要领（1）安装仪器①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。②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沿轴线到达光屏。③安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝。（2）观察与记录①调节单缝与双缝间距为5～10cm时，观察白光的干涉条纹。②在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。③调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数an数据处理（1）条纹间距：Δx＝。（2）波长：λ＝dlΔx。（3）测量多组数据，求λ误差分析（1）双缝到屏的距离l的测量存在误差。（2）测量条纹间距Δx带来的误差：①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。②误认为Δx为亮（暗）条纹的宽度。③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻度线没有恰好位于条纹中心。④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清一、教材原型实验（2024·安徽高考11题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。（1）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）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（选填“大”或“小”）。（3）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（选填“＞”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。尝试解答（2025·海南高考15题）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下：Ⅰ.在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点A和B，取走玻璃砖，用刻度尺求圆心O点，过O点作AB垂线CO，放回玻璃砖，将光屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。Ⅱ.沿玻璃砖由C向B缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心O，从玻璃砖射出的激光在AB下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点D，取走玻璃砖，过D点作CO的垂线DE。（1）步骤Ⅱ中，当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时是光的。A.色散现象B.衍射现象C.全反射现象（2）用刻度尺测得OB＝4.00cm、DE＝2.50cm，则玻璃砖的折射率n＝。尝试解答（2026·湖北武汉阶段练习）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上（如图所示）。从仪器注明的规格可知：双缝屏的缝间距为d，像屏与双缝屏间的距离为L。然后，接通电源使光源正常工作。（1）在实际操作中，经常会通过测量n个间距取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，总共测量了7个相邻亮条纹间距的距离，初位置游标卡尺的读数为6.34mm，末位置游标卡尺的示数如图所示，其读数为mm。（2）已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离L＝0.50m，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m（保留一位有效数字）。（3）若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验时，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率为。（已知空气的折射率为n0）（4）在写实验报告时，实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初、末两个视场区，你觉得（选填“甲”或“乙”）同学的图像存在造假现象。尝试解答二、创新拓展实验创新角度1：实验器材、目的的创新利用激光测糖水的折射率与浓度的关系见〔典例4〕利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率见〔典例5〕创新角度2：数据处理的创新利用n-η图像计算糖水浓度每增加10％，折射率的增加值Δn见〔典例4〕结合题图a、b，利用y-x图像的斜率k＝yx＝n求解该玻璃砖的折射率见〔典例5〕（2025·福建高考12题）（1）为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验：某次射入激光，测得数据如图甲所示，则糖水的折射率为。（2）改变糖水浓度，记录数据如表：n1.321.341.351.381.42η（％）10％20％30％40％50％将30％的数据在图乙中描点后并连线，糖水浓度每增加10％，折射率的增加值为（保留两位有效数字）。尝试解答（2024·湖北高考11题）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图a所示。②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像，如图b所示。（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。A.入射角越小，误差越小B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差C.选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显（2）根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为（保留三位有效数字）。（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。三步稳解题（1）分析实验目的：利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率。（2）确定实验原理：细激光束射入玻璃砖，确定入射角和折射角，根据折射定律n＝sinisin（3）制定数据处理方案：根据几何知识可知，入射角和折射角的正弦值的比值等于PP'、MM'的长度的比值，即n＝sinisinr尝试解答（2026·山东烟台期中）1834年，爱尔兰物理学家洛埃，利用平面镜成功得到了杨氏干涉的结果。洛埃镜实验的基本装置如图甲所示，S为单色光源，M为平面镜，S光源直接发出的光和经过平面镜M反射的光形成一对相干光。光源S到光屏的垂直距离L和到平面镜的垂直距离a可分别由图丙和图丁读出，光的波长为λ，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。黄光的波长范围为570～600nm。（1）