第29讲 测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长(复习讲义)(天津专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-07-09
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2份
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34页
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 折射率 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.64 MB |
| 发布时间 | 2026-07-09 |
| 更新时间 | 2026-07-09 |
| 作者 | 学科精品屋 |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2026-07-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58723556.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中物理高考复习教案聚焦测量玻璃折射率和双缝干涉测波长两个高频实验考点,按实验原理、操作规范、数据处理、误差分析及创新方案的逻辑层次构建知识框架,通过考情研判、考点拆解、方法归纳、真题演练的教学流程,帮助学生系统掌握实验核心素养,突破作图计算、仪器使用等难点。
资料以教材实验为基础,创新设计全反射法测折射率、激光干涉等变式方案,通过单位圆法、图像法等数据处理技巧培养科学思维,结合2024-2026年真题溯源训练科学探究能力。设置基础操作与创新应用分层练习,配合即时反馈机制,确保高效突破高频考点,为教师把控复习节奏、提升学生实验应考能力提供系统支持。
内容正文:
第29讲实验:测量玻璃的折射率
用双缝干涉实验测量光的波长
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一测量玻璃的折射率
知识点1实验原理与操作
知识点2创新实验方案
考向1教材原型实验
考向2数据处理与误差分析重
考点二 用双缝干涉实验测量光的波长
知识点1实验:探究两个互成角度的力的合成规律
知识点2创新实验方案
考向1教材原型实验
考向2数据处理与误差分析重
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
实验:测量玻璃的折射率
海南T15
湖北T11
实验:用双缝干涉实验探究光的波长
山东T14
北京T15
河北T11
考情分析
题型与考向:几何光学与物理光学实验在高考中属于高频考点。测量折射率通常结合光路图考查作图与计算;双缝干涉实验侧重于仪器调节、读数(游标卡尺/螺旋测微器)及波长计算公式的应用。
2.情境与立意:命题常以教材实验为基础,通过改变测量介质(如半圆形玻璃砖、三棱镜)或干涉装置(如利用空气劈尖、薄膜干涉)进行创新考查,注重考查学生的科学探究能力。
复习目标
目标一:掌握插针法测定玻璃折射率的原理,能正确确定入射角和折射角,并进行误差分析。
目标二:掌握双缝干涉实验的原理与操作步骤,熟练使用游标卡尺或螺旋测微器读数,能利用计算波长。
目标三:具备实验创新能力,能应对如“全反射法测折射率”或“单缝衍射/薄膜干涉”等变式实验。
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一测量玻璃的折射率
知●识●解●构
知识点1实验原理与操作
1.实验原理
如图所示,当光线AO以一定的入射角θ1穿过一块两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B,从而画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO',求出折射角θ2,再根据n=或n=计算出玻璃的折射率
2.实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺(刻度尺)、铅笔
3.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、P2两个大头针
(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P1被P2挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的像和P3
(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'得到线段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
(8)改变入射角,重复实验
4.数据处理
(1)计算法
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。
算出不同入射角时的n=,并取平均值
(2)图像法
改变入射角θ1,测出对应的折射角θ2,作sinθ1-sinθ2的图像,由n=可知图像应是过原点的直线,如图所示,其斜率为折射率
(3)“单位圆”法
以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,如图所示,sinθ1=,sinθ2=,OE=OE'=R,则n==。只要用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n
5.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适当大一些(但不宜太大——接近90°)
(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
6.误差分析
(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些
(2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差
知识点2创新实验方案
1.实验装置的改进
(1)半圆形玻璃砖法:利用半圆形玻璃砖,使其直径面与界面重合,入射光线沿半径方向射入,便于确定圆心和法线。
(2)三棱镜法:利用三棱镜的两个光学面进行两次折射,通过测量偏向角来计算折射率。
2.实验器材的创新
(1)利用激光笔代替大头针,光路更清晰,便于观察和记录。
(2)利用手机APP(如物理工具箱)中的角度测量功能辅助读数。
3.实验思路的创新
全反射法:将待测液体滴在已知折射率的直角棱镜的斜面上,用光源照射,转动棱镜直至发生全反射,测出临界角,利用计算折射率。
考●向●破●译
考向1教材原型实验
例1在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面交于O点,MN表示法线。
(1)请将光路图画完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角和折射角;( )
(2)该玻璃砖的折射率可表示为n=_____。(用和表示)
(3)在做“用插针法测玻璃折射率”实验中,图中所示直线、表示在白纸上画出的两个界面。两位同学选择的器材和操作如下:
A.甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面与后,将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许,其它操作正确
B.乙同学在白纸上画、两界面时,其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微小些,其它操作正确
甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比______。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比______。(填“偏大、偏小、不变”)
(4)对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题,几个同学发生了争论,他们的意见如下,其中正确的是( )
A.为了提高测量的精确度,P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些
B.为了提高测量的精确度,入射角应适当大一些
C.P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关
D.如果入射角太大,则反射光过强,折射光过弱,不易观察
(5)如下图所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学换了一块三棱镜来实验,先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图甲、乙所示。在图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图______(选填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n=______(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。
【变式训练】某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图甲所示),实验的主要步骤如下:
A.把白纸用图钉钉在木板上,在白纸上作出直角坐标系xOy,在白纸上画一条线段AO表示入射光线;
B.把半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa′与Ox轴重合,且圆心恰好位于O点;
C.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2;
D.在坐标系的y<0的区域内竖直地插上大头针P3,并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去,P3能同时挡住P1和P2的像;
E.移开玻璃砖,作OP3连线,用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示),此圆与AO线交点为B,与OP3连线的交点为C,测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1,C点到x、y轴的距离分别为l2、d2。
(1)根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离,可知此玻璃折射率测量值的表达式为n=___________;
(2)该同学用平行玻璃砖做实验,他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许,如图乙所示,则他测出的折射率将___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
考向2数据处理与误差分析【重】
例2某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验,他们进行的主要步骤是:水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点,一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心,结果在光屏MN上出现两个光斑C、D,如图所示,测得OC和OD的长度分别为a、b。
(1)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=__________。
(2)为减小实验测量误差,实验中应适当_________单色光在o点的入射角(填“增大”或“减小”)。
(3)如图所示,某同学用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。
①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点。
②将玻璃砖直径面沿ab放置,使其半径的中点位于O点,并确定圆弧侧面的位置。
③在cd上竖直插上大头针和,从圆弧侧面透过玻璃砖观察和,插上大头针,要求能挡住______(“选填“”“”或“和”)的虚像。
④确定出射光线的位置______(选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针。
⑤撤去玻璃砖和大头针,测得从圆弧面出射的光线与直线cd的夹角为,则玻璃砖的折射率______。
考点二实验:用双缝干涉实验测量光的波长
知●识●解●构
知识点1实验原理与操作
1. 原理:
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中单色光波长λ与双缝间距d、双缝到屏的距离l、相邻两条亮(暗)条纹间距Δx之间满足λ=Δx
2.实验步骤
(1)安装仪器,观察现象
①将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上,如装置图所示
②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光
③调节各器件的高度和角度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏
④安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为5~10 cm
⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹
(2)记录数据
①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数an
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)
④改变双缝间的距离d、双缝到光屏的距离l,重复测量
3.数据处理
(1)条纹间距Δx=(an-a1)/(n-1)
(2)波长λ=d/lΔx
(3)计算多组数据,求λ的平均值
4.注意事项
(1)安装时,注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当
(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近
(3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行
5.误差分析
(1)误差来源
由于光波的波长很短,双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大,是本实验误差的主要来源
(2)减小误差的方法
①l的测量:使用毫米刻度尺测量,可多测几次求平均值
②Δx的测量:使用测量头测量,测出n条亮条纹间的距离a,则Δx=,同样可以多测几次求平均值,进一步减小实验误差
知识点2创新实验方案
1.光源升级:使用高亮度、高相干性的激光光源,替代传统普通光源与滤光片组合。
2.光学放大:在双缝与光屏之间引入凸透镜,将微小的干涉条纹进行倍数放大。
3.摒弃传统测量头:取消遮光筒与目镜测量头,改用带有精密刻度的光屏直接观测和读数。
考向1教材原型实验
例1现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,以测量红光的波长。
(1)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,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、______、______、______、A。
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮;
②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用刻度尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意______和______。
(3)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,总结出几点,你认为正确的是______。
A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D.干涉条纹的间距与光的波长有关
(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,如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距时,测量值______实际值。(选填“大于”“小于”或“等于”)
变式、某实验小组的同学测量某种单色光的波长。
(1)利用图装置实验时,接通电源使光源发光,调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增加从目镜中观察到的条纹个数,下列操作可行的是______;
A.将单缝向双缝靠近 B.将光屏向靠近双缝的方向移动
C.将光屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为L,测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央的间距为x,则所测量的单色光波长______;
(3)图所示为另一种观察干涉的装置,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光屏上,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是(图中未画出),可以把单缝S和它的虚像看成是产生干涉图样的两个相干光源。某同学用该装置进行实验。
a.通过画图进行光路分析,标出光屏上出现干涉条纹的范围______。
b.若实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h,单缝到光屏的距离D,观测到第3条亮纹中央到第12条亮纹中央的间距为,则该单色光的波长______。
c.为减小测量过程中的误差,需要增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,以下操作中可能成功的是______。
A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光屏稍向右移动一些
考向2数据处理与误差分析【重】
例2用如图所示的装置来做“双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,图甲中滤光片的位置以及A、B处应该安装的器材是_______;
A.滤光片在光源和凸透镜之间,A处为双缝,B处为单缝
B.滤光片在A和B之间,A处为单缝,B处为双缝
C.滤光片在遮光筒内,A处为双缝,B处为单缝
D.滤光片在A之前,A处为单缝,B处为双缝
(2)在实验中,某同学观察到以下图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,下面操作中可行的有_______;
A.调节拨杆方向 B.其他不动,测量头旋转一定角度
C.其他不动,遮光筒旋转一定角度 D.将遮光筒与测量头整体旋转一定角度
(3)已知双缝间距,双缝到毛玻璃屏的距离为,如图丙所示,实验时先转动测量头上的手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准图丁所示的第1条亮条纹,此时游标卡尺的读数为,然后再转动手轮,使分划线向右边移动,直到对准第5条亮条纹,如图丁所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示,则游标卡尺上的读数_______。由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是______。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·山东·高考真题)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。
(1)如图甲所示,将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有__________(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。
(2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离______cm。
(3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距_______mm(保留两位有效数字)。
(4)利用公式_______________(用、和表示),某同学计算得该激光的波长为,此波长的光为电磁波中的__________(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。
2.(2025·海南·高考真题)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,玻璃砖底面直径与直线重合,描出直径两端点、,取走玻璃砖,用刻度尺找出圆心点,过点作垂线,放回玻璃砖,将光屏垂直贴近玻璃砖点放置在玻璃砖左侧。
II.沿玻璃砖由向缓慢移动激光笔,使激光笔入射光线平行纸面,始终沿着半径方向射向圆心,从玻璃砖射出的激光在下方,射在光屏上,当光屏上的光线恰好消失时,记下激光入射点点,取走玻璃砖,过点作的垂线。
(1)步骤II中,当激光从点入射到点,光线消失的现象是光的_____。
A.色散 B.衍射 C.全反射
(2)由刻度尺测得、,则玻璃砖的折射率_____。
3.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中________处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2所示,读数为________。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
4.(2024·湖北·高考真题)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和,交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴,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、,、是垂足,并用米尺分别测量、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_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
5.(2024·河北·高考真题)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1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
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____________(填“红光”或“绿光”)。
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第29讲实验:测量玻璃的折射率
用双缝干涉实验测量光的波长
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考点精讲·靶向突破
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实验:用双缝干涉实验探究光的波长
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考情分析
题型与考向:几何光学与物理光学实验在高考中属于高频考点。测量折射率通常结合光路图考查作图与计算;双缝干涉实验侧重于仪器调节、读数(游标卡尺/螺旋测微器)及波长计算公式的应用。
2.情境与立意:命题常以教材实验为基础,通过改变测量介质(如半圆形玻璃砖、三棱镜)或干涉装置(如利用空气劈尖、薄膜干涉)进行创新考查,注重考查学生的科学探究能力。
复习目标
目标一:掌握插针法测定玻璃折射率的原理,能正确确定入射角和折射角,并进行误差分析。
目标二:掌握双缝干涉实验的原理与操作步骤,熟练使用游标卡尺或螺旋测微器读数,能利用计算波长。
目标三:具备实验创新能力,能应对如“全反射法测折射率”或“单缝衍射/薄膜干涉”等变式实验。
考点精讲·靶向突破
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考点一测量玻璃的折射率
知●识●解●构
知识点1实验原理与操作
1.实验原理
如图所示,当光线AO以一定的入射角θ1穿过一块两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B,从而画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO',求出折射角θ2,再根据n=或n=计算出玻璃的折射率
2.实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺(刻度尺)、铅笔
3.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、P2两个大头针
(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P1被P2挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的像和P3
(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'得到线段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
(8)改变入射角,重复实验
4.数据处理
(1)计算法
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。
算出不同入射角时的n=,并取平均值
(2)图像法
改变入射角θ1,测出对应的折射角θ2,作sinθ1-sinθ2的图像,由n=可知图像应是过原点的直线,如图所示,其斜率为折射率
(3)“单位圆”法
以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,如图所示,sinθ1=,sinθ2=,OE=OE'=R,则n==。只要用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n
5.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适当大一些(但不宜太大——接近90°)
(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
6.误差分析
(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些
(2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差
知识点2创新实验方案
1.实验装置的改进
(1)半圆形玻璃砖法:利用半圆形玻璃砖,使其直径面与界面重合,入射光线沿半径方向射入,便于确定圆心和法线。
(2)三棱镜法:利用三棱镜的两个光学面进行两次折射,通过测量偏向角来计算折射率。
2.实验器材的创新
(1)利用激光笔代替大头针,光路更清晰,便于观察和记录。
(2)利用手机APP(如物理工具箱)中的角度测量功能辅助读数。
3.实验思路的创新
全反射法:将待测液体滴在已知折射率的直角棱镜的斜面上,用光源照射,转动棱镜直至发生全反射,测出临界角,利用计算折射率。
考●向●破●译
考向1教材原型实验
例1在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面交于O点,MN表示法线。
(1)请将光路图画完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角和折射角;( )
(2)该玻璃砖的折射率可表示为n=_____。(用和表示)
(3)在做“用插针法测玻璃折射率”实验中,图中所示直线、表示在白纸上画出的两个界面。两位同学选择的器材和操作如下:
A.甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面与后,将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许,其它操作正确
B.乙同学在白纸上画、两界面时,其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微小些,其它操作正确
甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比______。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比______。(填“偏大、偏小、不变”)
(4)对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题,几个同学发生了争论,他们的意见如下,其中正确的是( )
A.为了提高测量的精确度,P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些
B.为了提高测量的精确度,入射角应适当大一些
C.P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关
D.如果入射角太大,则反射光过强,折射光过弱,不易观察
(5)如下图所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学换了一块三棱镜来实验,先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图甲、乙所示。在图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图______(选填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n=______(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。
【答案】;;不变;偏大;ABD;乙;
【详解】解:(1)[1] P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,则有经P1、P2的光线折射后经P3、P4,做出光路图,如图所示,
(2)[2]由折射率公式,可得玻璃砖的折射率
(3)[3]甲同学将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许,可知光线的入射角和折射角均不变,所以测出玻璃砖的折射率与真实值相比不变。
[4] 其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微小些,由图可知,折射角偏小,则折射率偏大,乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比偏大。
(4)[5]A.为了提高测量的精确度,P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些,A正确;
B.为了提高测量的精确度,入射角应适当大一些,折射角也会大一些,用量角器测量时,可减小相对误差,B正确;
C.如果P1、P2之间的距离太小时,插P3、P4时很容易产生偏差,使相对误差增大;入射角太小时,折射角也太小,用量角器测量时,相对误差较大,C错误;
D.因为光是从空气射入玻璃,光在玻璃中不会产生全反射,如果入射角太大,则反射光会加强,折射光会减弱,不易观察,D正确。
故选ABD。
(5)[6] 由折射率公式可知,在图乙中可有
DO=GO
可得
所以测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙。
[7]所测玻璃折射率的表达式
【变式训练】某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图甲所示),实验的主要步骤如下:
A.把白纸用图钉钉在木板上,在白纸上作出直角坐标系xOy,在白纸上画一条线段AO表示入射光线;
B.把半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa′与Ox轴重合,且圆心恰好位于O点;
C.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2;
D.在坐标系的y<0的区域内竖直地插上大头针P3,并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去,P3能同时挡住P1和P2的像;
E.移开玻璃砖,作OP3连线,用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示),此圆与AO线交点为B,与OP3连线的交点为C,测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1,C点到x、y轴的距离分别为l2、d2。
(1)根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离,可知此玻璃折射率测量值的表达式为n=___________;
(2)该同学用平行玻璃砖做实验,他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许,如图乙所示,则他测出的折射率将___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】 不变
【详解】(1)设光线在x轴上的入射角为i,折射角为r,虚线圆的半径为R,根据数学知识得
则此玻璃折射率测量值的表达式为
(2)如图所示,虚线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而实线是作图时所采用的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律可知,测得的折射率将不变。
考向2数据处理与误差分析【重】
例2某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验,他们进行的主要步骤是:水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点,一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心,结果在光屏MN上出现两个光斑C、D,如图所示,测得OC和OD的长度分别为a、b。
(1)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=__________。
(2)为减小实验测量误差,实验中应适当_________单色光在o点的入射角(填“增大”或“减小”)。
(3)如图所示,某同学用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。
①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点。
②将玻璃砖直径面沿ab放置,使其半径的中点位于O点,并确定圆弧侧面的位置。
③在cd上竖直插上大头针和,从圆弧侧面透过玻璃砖观察和,插上大头针,要求能挡住______(“选填“”“”或“和”)的虚像。
④确定出射光线的位置______(选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针。
⑤撤去玻璃砖和大头针,测得从圆弧面出射的光线与直线cd的夹角为,则玻璃砖的折射率______。
【答案】(1);(2)减小;(3) 和 不需要
【详解】(1)OC所在光线为反射光线,OD所在光线为折射光线,则玻璃砖折射率的表达式为
(2)为减小实验测量的误差,OC、OD的距离应适当大些,所以实验中应适当减小单色光在О点的入射角。
(3)③[1]要求和在一条光线上,该光线透过玻璃砖后过,故要挡住和的虚像;
④[2]与ab垂直,则过、的光线与ab垂直,光垂直入射时传播方向不变,因此可以确定圆弧面上的入射点,此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射光线,故不需要插第四枚大头针。
⑤[3]由图中几何关系结合题给条件可知,在圆弧面上入射角为,折射角为,则有
考点二实验:用双缝干涉实验测量光的波长
知●识●解●构
知识点1实验原理与操作
1. 原理:
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中单色光波长λ与双缝间距d、双缝到屏的距离l、相邻两条亮(暗)条纹间距Δx之间满足λ=Δx
2.实验步骤
(1)安装仪器,观察现象
①将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上,如装置图所示
②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光
③调节各器件的高度和角度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏
④安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为5~10 cm
⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹
(2)记录数据
①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数an
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)
④改变双缝间的距离d、双缝到光屏的距离l,重复测量
3.数据处理
(1)条纹间距Δx=(an-a1)/(n-1)
(2)波长λ=d/lΔx
(3)计算多组数据,求λ的平均值
4.注意事项
(1)安装时,注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当
(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近
(3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行
5.误差分析
(1)误差来源
由于光波的波长很短,双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大,是本实验误差的主要来源
(2)减小误差的方法
①l的测量:使用毫米刻度尺测量,可多测几次求平均值
②Δx的测量:使用测量头测量,测出n条亮条纹间的距离a,则Δx=,同样可以多测几次求平均值,进一步减小实验误差
知识点2创新实验方案
1.光源升级:使用高亮度、高相干性的激光光源,替代传统普通光源与滤光片组合。
2.光学放大:在双缝与光屏之间引入凸透镜,将微小的干涉条纹进行倍数放大。
3.摒弃传统测量头:取消遮光筒与目镜测量头,改用带有精密刻度的光屏直接观测和读数。
考向1教材原型实验
例1现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,以测量红光的波长。
(1)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,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、______、______、______、A。
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮;
②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用刻度尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意______和______。
(3)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,总结出几点,你认为正确的是______。
A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D.干涉条纹的间距与光的波长有关
(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,如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距时,测量值______实际值。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】(1) E D B
(2) 放置单缝、双缝时,必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当
(3)AD
(4)大于
【详解】(1)[1] [2] [3] 为获取单色线光源,白色光源后要有滤光片、单缝,单缝后放双缝。由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。
(2)[1] [2] 在操作步骤②时还应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当。
(3)A.为了获得清晰的干涉条纹,灯丝与单缝和双缝必须平行放置,故A正确;
B.由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行,故B错误;
C D.由条纹间距
可知:干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关,干涉条纹的间距与光的波长有关,故C错误,D正确。
故选AD。
(4)条纹与分划板不平行时,实际值
为条纹与分划板间的夹角,因
故
故测量值大于实际值。
变式、某实验小组的同学测量某种单色光的波长。
(1)利用图装置实验时,接通电源使光源发光,调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增加从目镜中观察到的条纹个数,下列操作可行的是______;
A.将单缝向双缝靠近 B.将光屏向靠近双缝的方向移动
C.将光屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为L,测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央的间距为x,则所测量的单色光波长______;
(3)图所示为另一种观察干涉的装置,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光屏上,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是(图中未画出),可以把单缝S和它的虚像看成是产生干涉图样的两个相干光源。某同学用该装置进行实验。
a.通过画图进行光路分析,标出光屏上出现干涉条纹的范围______。
b.若实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h,单缝到光屏的距离D,观测到第3条亮纹中央到第12条亮纹中央的间距为,则该单色光的波长______。
c.为减小测量过程中的误差,需要增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,以下操作中可能成功的是______。
A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光屏稍向右移动一些
【答案】(1)B
(2)
(3) AD
【详解】(1)根据
可知将光屏向靠近双缝的方向移动、使用间距更大的双缝均可以减小条纹间距,达到增加从目镜中观察到的条纹个数的目的。
故选B。
(2)依题意,
联立,解得
(3)a.[1]画出单缝光源的入射和反射光线,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。
b.[2]相邻亮条纹间距为
根据
联立,解得
c.[3]若要增大条纹间距,可以增大D,即将光屏向右移动。减小h,即将平面镜稍向上移动一些。
故选AD。
考向2数据处理与误差分析【重】
例2用如图所示的装置来做“双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,图甲中滤光片的位置以及A、B处应该安装的器材是_______;
A.滤光片在光源和凸透镜之间,A处为双缝,B处为单缝
B.滤光片在A和B之间,A处为单缝,B处为双缝
C.滤光片在遮光筒内,A处为双缝,B处为单缝
D.滤光片在A之前,A处为单缝,B处为双缝
(2)在实验中,某同学观察到以下图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,下面操作中可行的有_______;
A.调节拨杆方向 B.其他不动,测量头旋转一定角度
C.其他不动,遮光筒旋转一定角度 D.将遮光筒与测量头整体旋转一定角度
(3)已知双缝间距,双缝到毛玻璃屏的距离为,如图丙所示,实验时先转动测量头上的手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准图丁所示的第1条亮条纹,此时游标卡尺的读数为,然后再转动手轮,使分划线向右边移动,直到对准第5条亮条纹,如图丁所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示,则游标卡尺上的读数_______。由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是______。
【答案】D;BC/CB;9.6;
【详解】(1)[1]为获取两个单色线光源,A处应为单缝、B处应为双缝,滤光片在凸透镜和A之间。
故选D。
(2)[2]A.因为有清晰的干涉图样,所以不用调节拨杆方向,故A错误;
BCD.分划板中心线与干涉条纹不平行,所以应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,所以其他不动,将测量头旋转一个较小角度;或者其他不动,将遮光筒旋转一个较小角度,故B、C正确,D错误。
故选BC。
(3)[3] 游标卡尺上的读数为
[4]根据公式得
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·山东·高考真题)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。
(1)如图甲所示,将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有__________(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。
(2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离______cm。
(3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距_______mm(保留两位有效数字)。
(4)利用公式_______________(用、和表示),某同学计算得该激光的波长为,此波长的光为电磁波中的__________(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。
【答案】(1)亮度高;(2)31.25(31.23~31.27);(3)0.40;(4);可见光
【详解】(1)激光的亮度高特点使它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,如果直接射入眼睛会对眼睛造成不可逆转的伤害。
(2)根据题图甲可知,双缝所在位置为
光传感器所在的位置为
因此双缝到光传感器的距离
(3)根据题图乙可知,区域有6个条纹间距,则条纹间距
(4)[1]根据双缝干涉条纹间距公式
得
[2]波长在可见光波段,因此此波长的光为电磁波中的可见光。
2.(2025·海南·高考真题)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,玻璃砖底面直径与直线重合,描出直径两端点、,取走玻璃砖,用刻度尺找出圆心点,过点作垂线,放回玻璃砖,将光屏垂直贴近玻璃砖点放置在玻璃砖左侧。
II.沿玻璃砖由向缓慢移动激光笔,使激光笔入射光线平行纸面,始终沿着半径方向射向圆心,从玻璃砖射出的激光在下方,射在光屏上,当光屏上的光线恰好消失时,记下激光入射点点,取走玻璃砖,过点作的垂线。
(1)步骤II中,当激光从点入射到点,光线消失的现象是光的_____。
A.色散 B.衍射 C.全反射
(2)由刻度尺测得、,则玻璃砖的折射率_____。
【答案】(1)C;(2)1.6
【详解】(1)当激光从点入射到点在面下方光屏上恰好消失时,此时光线在AB面发生全反射,故是光的全反射现象。
故选C。
(2)根据前面分析可知此时入射角等于临界角,即,故可得
根据
可得玻璃砖的折射率
3.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中________处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2所示,读数为________。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
【答案】(1)BC;(2)B;3.185(3.183~3.187);(3)C
【详解】(1)A.最高点小球速度为0,有加速过程造成摆动不明显,计时不准确,摆球在最低点速度最快,因此需要在最低点开始计时,A错误;
B.变压器原、副线圈上为交变电压,使用多用电表的交流电压挡测量,B正确;
C.用多用电表测电阻之前需要先进行欧姆调零,C正确。
故选BC。
(2)[1]双缝应置于单缝后边,因此A为单缝,B为双缝;
[2]螺旋测微器读数为
(3)A.表头断路,表笔连任意两端,电流都无法通过表头,均不发生偏转,A错误;
B.电阻断路,连接A、B时,电流通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头偏转,B错误;
C.电阻断路,连接A、B时,电流无法通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头不偏转;连接A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,C正确。
故选C。
4.(2024·湖北·高考真题)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和,交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴,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、,、是垂足,并用米尺分别测量、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_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B;(2)1.57;(3)不变
【详解】(1)A.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,故A错误;
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差,故B正确;
C.相同的材料在各点的折射效果都一样,故C错误。
故选B。
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为,根据几何关系可得入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
折射率
可知图像斜率大小等于折射率,即
(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,则折射率的测量结果不变。
5.(2024·河北·高考真题)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1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
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____________(填“红光”或“绿光”)。
【答案】绿光
【详解】根据,可得
由图表带入数据可知
故
则
已知绿光的波长小于红光波长,则单色光1是绿光。
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