专题13 热光原实验

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1、专题13 热、光、原实验 直击高考考点 (1)简单的考情分析 在考试大纲中，本部分共有三个实验，分别是油膜法测分子直径、测玻璃的折射率、用双缝干涉测光的波长。其在高考中不是重点内容。一般来说，直接考查基本原理的应用比较多，再就是对实验误差的分析，数据处理以及实验中所出现的现象的解释。题目一般以中等题目为主。 (2)大纲要求 在考试大纲中，它主要涵盖以下基本要求：1.用油膜法估测分子的大小2.掌握测定折射率的方法，会测定玻璃的折射率3.能够通过双缝，观察光的双缝干涉现象，运用器材测量单色的波长。 (3)命题的趋势 对于实验测玻璃的折射率，能够运用实验原理设计新的实验方案；深入了解实验过程及实验误

2、差的分析，对于数据的处理，能够灵活的选取方法得出所测数值。对于用双缝干涉测光的波长的实验，主要是实验过程的操作，现象分析，数据的读取及计算。油膜法测分子直径的实验不是考查重点，但对于油膜的获得，数据计算及实验所渗透的物理思想要有所了解。总之，对于这三个实验，数据的计算和应用实验原理或思想设计新的实验方案是命题的主趋势，应予重视。 知识网络构建1.油膜法测分子直径溶液的配置，液滴体积的测量，油膜的形成及面积的测量，分子直径的计算2.油膜法测分子直径光路的确定及绘制，入射角i、折射角r的确定，折射率的计算3.用双缝干涉测光的波长器才在光具座上的放置，实验现象的观察，数据的读取及计算 知识要点串讲要

3、点一、油膜法测分子直径 （1）注意事项1.酒精油酸溶液的浓度应小于七而为宜，配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变2.测1滴酒精油酸溶液的体积时，滴人量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小3.浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直4.痱子粉的用量不要太大，否则不易成功，撒完后，不要触动盘中的水5.滴油酸溶液的滴口应在离水面1m之内，否则油膜难以形成6.要待油膜形状稳定后，再画轮廓7.运用数格子法，原则是多于半个的算一个，小于半个的舍去这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小 （2）误

4、差分析1.纯油酸体积的计算误差2.油膜面积的测量误差主要是：(1)油膜形状的画线误差；(2)数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差要点二、测玻璃的折射率 （1）注意事项1.大头针要竖直插在纸上，且间距要稍大一些，以便于确定光线走向2.入射角不宜太大，也不宜太小，一般在1575之间以减小测量的相对误差3.实验中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变4.玻璃砖要厚，便于观察大头针的像5.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线 （2）误差来源1.入射光线、出射光线确定的准确性2.测量入射角与折射角时的相对误差 说明：插针法不仅适用于长方体玻璃砖，也适用于三角形玻璃砖、半圆

5、形玻璃砖等各类固体透明介质折射率的测定，其基本原理和方法皆相同要点三、用双缝干涉测光的波长 （1）注意事项l.放置单缝和双缝时，必须使缝平行间距大约5 cm10 cm2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上3.测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心4.要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求5.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近6.调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致 （2）误差来源 光波波长很小，、L的测量对波长的影响很大，L用毫米刻度尺测量，利用测量头上

6、的游标卡尺测量；可测多条亮纹间距求；采用多次测量求的平均值法减小误差 热点题型探究题型一 油膜法测分子直径【典例1】 在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104mL溶液中有6mL油酸用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸上正方形方格的边长为1cm，试求： (1)油酸膜的面积是多少cm2？ (2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少? (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径 解析 (1)根据图形，数得格子数为129个，那么

7、油膜面积是S129cm2 (2)1mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是mL又已知每104mL溶液中有纯油酸6 mL，mL溶液中纯油酸的体积是mL (3)油酸分子的直径为 误点警示：要明确油膜法估测分子大小的原理本题的关键是计算出油膜的面积和换算出每滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积解此类题的另一个关键是会利用数格子的方法求解油膜的面积解本题时常见错误是将纯油酸的体积换算错误避免错误的方法是认真审题弄清溶质溶剂的关系(1)必须注意单位的统一(2)计算油膜面积时，必须遵循“数格子法”的原则(不足半个的舍去，大于半个的算一个)(3)要注意纯油酸体积的计算方法【变式训练】1、利用油膜法可以粗略地测出阿

8、伏加德罗常数，把密度0.8103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积V0.510-3cm3，形成的油膜面积为S0.7m2，油的摩尔质量为M00.09kg/mol若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么： (1)油分子的直径是多少? (2)由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数NA是多少?(先列出计算式，再带人计算，只要求保留一位有效数字)题型二、测定玻璃折射率【典例2】 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 ( ) AP1、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

9、高准确度 C入射角j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 解析：Pl、P2、P3、P4相互间的距离太小，容易出现偏差，A正确，入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，C正确由于光的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时，折射角也趋于最大值C(临界角)，而对于出射的界面，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，D错正确答案为AC 答案：AC【变式训练】2

10、、在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中： (1)甲同学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，如图所示则他测出的折射率将 (2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得折射率 (选填“偏大”“偏小、”或“不变”)【典例3】 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使 P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1，P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如

11、图所示。 （1）在本题的图上画出所需的光路。 （2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它们。 （3）计算折射率的公式是n=_。 解析：(1)如图所示，连接P1、P2交AB于O点，连接P3、P4交AC于O点，连接OO，过O点作AB面的法线MN，延长OO到G点，使OG=OE，过E点作法线MN的垂线交MN于F点，过G点作法线MN的垂线，交MN于H点。 （2）量出线段EF和GH的长。 （3）由折射定律n= 因为作图时量得OE=OG，所以玻璃的折射率为n=。 或入射角1，折射角2 n=【变式训练】3、某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，他以O点不圆心，10.00cm为半径

12、画圆，分别交线段OA于A点，交OO连线的延长线于C点，过A点作法线NN的垂线，AB交NN于B点，过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点，如图所示，用刻尺量得OB=8cm，CD=4.00cm，由此可得出玻璃的折射率n=_题型四、用双缝干涉测光的波长白炽灯滤光片单缝双缝遮光筒屏【典例4】 （06全国卷）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法： A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E.去掉滤光片后，干涉现象消失 其中正确的是：_。 解析：考

13、查学生实验实验装置及操作获得的实验现象。在本实验中，光的双缝干涉现象中条纹宽度，分析得ABD正确 答案：ABD【变式训练】4、用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是（ ） A.相邻干涉条纹之间距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间距增大 D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距【典例5】 如图，在双缝干涉实验中，双缝到屏的距离为d=12107m 光源发出波长为6.0107m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹。在屏上的A点恰是中央亮纹一侧的第二条条纹，现改用频率为6.251014Hz的光，则在屏上A点应出现明条

14、纹还是暗条纹？ 解析：双缝干涉实验中，中央条纹是路程差d=0第0条明条纹，中央亮纹一侧第二条亮纹是d=2的点,所以对于d=2=26.0107m=12107m。若改用频率为6.251014Hz的光，由c=f得c/f= m=4.8107m，d/= =2.5，即d=2+/2，由暗条纹条件可知A点是暗条纹。【变式训练】5、在双缝干涉实验中，屏上一点到双缝的距离差为0.9m，若用频率为5.01014Hz的单色光照射双缝（双缝处振动相同）则该点将出现亮纹还是暗纹？ 方法技巧点拨1、方法与技巧 (1)牢记实验原理与实验操作，能够通过实验原理的移植在新情景下处理实验的问题 (2)通过原理与操作分析实验误差。2、解题注意点三个实验都是测量性实验，要注意数据的获得基要求（有效数字），及数据的计算机处理方法。特别是 测定玻璃折射率的实验，数据处理有计算，图像法等，对于每种方法都要掌握其要点。对于实验中的现象要回分析。 高考冲刺演练一、选择题1、用油膜法估测分子直径的实验中做了哪些科学的近似( ) A.将