第14章 微练49 实验17 测量玻璃的折射率 实验18 用双缝干涉实验测量光的波长 (教用Word)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练49　实验17:测量玻璃的折射率 实验18:用双缝干涉实验测量光的波长　 梯级Ⅰ基础练 1.(2024·河北卷)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/mm x6/mm 单色光1 10.60 18.64 单色光2 8.44 18.08 根据表中数据，判断单色光1为 绿光 (填“红光”或“绿光”)。  解析　根据Δx=λ，可得λ=，代入图表中数据可得Δx1= mm=1.608 mm，Δx2= mm=1.928 mm，故Δx1<Δx2，则λ1<λ2，已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。 2.(2025·盐城模拟)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(如图甲)，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)组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则 C (填选项字母)。  A.看不到干涉现象 B.可观察到水平方向的干涉条纹 C.可观察到竖直方向的干涉条纹 (2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中 B (填选项字母)。  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 (3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=  。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为 3.110 cm。  (4)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，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，真实值 小于 (填“大于”“小于”或“等于”)测量值。  解析　(1)单缝和双缝均沿竖直方向，因此得到的干涉条纹为竖直方向的干涉条纹，C项正确。 (2)取下红色滤光片，通过单缝的为白光，因此得到的干涉条纹为彩色条纹，B项正确。 (3)根据题意，相邻亮条纹之间的距离为Δx=，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，单色光波长λ=。20分度值的游标卡尺的精确度为0.05 mm，读数为31 mm+2×0.05 mm=31.10 mm=3.110 cm。 (4)可以看出，若条纹倾斜，则真实值小于测量值。 3.(2025·深圳模拟)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OO'，分别连接OA和OB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OA和OB于C点和D点，再分别过C点和D点作竖直线OO'的垂线，垂足分别为E点和F点。 ⑤分别用刻度尺测量线段CE的长度d1和DF的长度d2，其中d2=3.20 cm，d1的读数如图丙所示，则d1= 2.40(2.39~2.42均可) cm。  (3)利用所测的物理量，水的折射率可表示为n=  ，由测得的数据计算水的折射率n= 1.33 (保留3位有效数字)。  (4)(多选)为了减小实验测量误差，下列实验操作正确的是 BD (填选项字母)。  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 解析　(2)刻度尺的最小分度值为1 mm，应估读到下一位，故d1=2.40 cm。 (3)设圆的半径为R，根据几何关系可知入射角的正弦值sin i=，折射角的正弦值sin r=，水的折射率表达式n==，代入数据可得n≈1.33。 (4)为了减小误差，选取A点和B点时应该尽量远离O点，A项错误；为了尽可能找准角度，应该尽量使激光束处于竖直面内，B项正确；实验时入射角应适当大些可以减小误差，但不是越大越好，C项错误；辅助圆的半径应该尽量大些，角度更方便测量，D项正确。 梯级Ⅱ能力练 4.(2024·湖北卷)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，如图甲所示。 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，如图乙所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是 B (填选项字母)。  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 1.57 (保留3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 不变 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。  解析　(1)入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，A项错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，B项正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，选择圆心O点作为入射点，因为此处折射光线沿半径方向，C项错误。 (2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R，根据几何关系可得入射角的正弦值为sin i=，折射角的正弦值为sin r=，折射率n==，可知y-x图像斜率大小等于折射率，即n=≈1.57。 (3)根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，不影响入射角和折射角的正弦值，折射率的测量结果不变。 梯级Ⅲ创新练 5.如图甲所示，张同学用“插针法”测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心О，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接O和P3。图中MN为分界面，虚线为法线；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。 (1)张同学在图甲中用刻度尺测得AB=4.00 cm，CD=2.50 cm，则玻璃砖的射率n= 1.60 (保留2位小数)；若实验中该同学由于视角的原因，在插大头针P3时插的位置稍微偏左，则测得玻璃砖的折射率将 偏大 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (2)如图乙所示，同班的李同学将圆心为O、半径为R的另一块半圆形透明介质置于水平桌面上，光线从P点垂直分界面入射后，恰好在透明介质的圆形弧面发生全反射。经测量发现OP=R，则透明介质的折射率为 2.0 (保留2位有效数字)。已知真空中的光速为c，李同学通过分析认定光在该透明介质中传播的速度为  。  解析　(1)设圆的半径为R，根据几何知识得，入射角的正弦sin i=，折射角的正弦sin r=，其中OB=OC=R，根据折射定律得，玻璃砖的折射率n===1.60。若实验中该同学由于视角的原因，在插大头针P3时插的位置稍微偏左，则测得的CD偏小，则玻璃砖的折射率偏大。 (2)光线从P点垂直分界面入射后，恰好在透明介质的圆形弧面发生全反射，则n'===2.0，李同学通过分析认定光在该透明介质中传播的速度为v，则n'=，解得v=。 学科网（北京）股份有限公司 $$