《2015名师导学物理一轮课件 第十二章 光 电磁波与相对论12.3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第十二章 光 电磁波与相对论12.3（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 3节 实验 (一 )测定玻璃的折射率 (二 )用双缝干涉测光的波长 一、实验 “ 测定玻璃的折射率 ” ( 一 ) 实验目的 测定玻璃的折射率 ( 二 ) 实验器材 木板、白纸、 _ _ _ 、 _ _ _ 、图钉、量角器、三角板、铅笔 ( 三 ) 实验原理 折射率公式 n _ _ _ 玻璃砖 大头针 1 2 ( 四 ) 实验步骤 (1) 把白纸用图钉钉在木板上 (2) 在白纸上画一条直线 作为界面，画一条线段 为 _ _ _ ，并过 O 点画出界面 的法线 . (3) 把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟 对齐，并画出玻璃砖的另一个长边 . (4) 在 段上竖直地插上两枚大头针 P
2、 1 、 P 2 . 入射光线 (5) 在玻璃砖的 一侧竖直 地插上大头针 眼睛观察调整视线要使 _ _ _ (6) 同样地在玻璃砖的 一侧再竖直地插上大头针 3本身和 (7) 记下 去玻璃砖和大头针，过 B 与 交于 O 点，连接 ， 就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角 1_ _ _ ，折射角 2 _ _ _ (8) 用量角器量出入射角 1和折射角 2的度数 (9) 从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里 2的像 O (10) 用上面的方法分别作出入射角是 30 、 45 、60 时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里 (1 1) 算出不同入
3、射角时12的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测12的平均值，这就是玻璃的折射率 (12) 也可用如下方法求折射率 n . 用圆规以 O 为圆心，任意长为半径画圆，交入 射线于 P 点，交折射线于 Q 点；过 P 作法线的垂线，交于N ，过 Q 作法线的垂线，交于 N ；用刻度尺分别测出 之长，则 n . ( 五 ) 注意事项 (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两个边 、 . (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，且玻璃砖每一侧的两枚大头针 2间、 4间的距离应
4、_ _ _ ，以减少确定光路方向时造成的误差 (4) 实验时入射角不宜 _ _ _ ，否则会使入射角和折射角的值偏小，增大测量误差；入射角也不宜_ _ _ _ ，否则在 一侧要么看不到 么看到 且变粗，不便于 _ _ _ (5) 由于要多次改变入 射角的大小重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号，以免混乱 尽量大一些 过小 过大 插大头针 二、用双缝干涉测量光的波长 ( 一 ) 实验目的 观察干涉图样，测定光的波长 ( 二 ) 实验器材 双缝干涉仪 ( 包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头 ) 、刻度尺 ( 三 ) 实验原理 双缝干涉中相邻两条 明 ( 暗 )
5、 条纹间的距离 x 与波长 、双缝间距离 d 及双缝到屏的距离 L 满足 x _ _ _ _ 因此，只要测出 x 、 d 和 L ，即可求出波长 . ( 四 ) 实验步骤 (1) 观察双缝干涉图样 将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示 接好光源，打开开关，使灯丝正常发光 调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 安装双缝，使双缝与单缝的缝 _ _ _ ，二者间距 _ _ _ 观 察白光的干涉条纹 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹 (2) 测定单色光的波长 安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹 使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，
6、记下手轮上的读数 动手轮，使分划板中心刻线移动，记下移动的条纹数 n 和移动后手轮的读数 n 条亮纹的间距 平行 5 10 用刻度尺测量 _ _ _( d 是已知的 ) 重复测量、计算，求出波长的平均值 换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长 ( 五 ) 注意事项 (1) 安装器材时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的 _ _ _ ，并使单缝、双缝 _ _ _ (2) 光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近 双缝到光屏间距离 l 中心轴线上 平行且竖直 (3) 调节的基本依据是：照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的主
7、要原因是单缝与双缝不平行 (4) 光波波长很短， x 、 的影响很大， x 利用测量头测量可测多条亮纹间距再求 x ，采 用多次测量求 的平均值法，可减小误差 题型一：测定玻璃的折射率 例 1 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， 画在纸上的直线， 他在直线当位置先后竖直插上 P 1 、 P 2 两枚大头针，如图放上玻璃 砖 ( 如粗黑线所示 ) ，然后插上 P 3 、 P 4 大头针 (1) 其中他确定 P 3 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
8、示 ) 请帮这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程 【解析】 本题考查用插针法测定玻璃折射率 的实验数据处理方法 (1) 透过玻璃砖看， P 3 大头针挡住 P 1 、 P 2 两枚大头针的像 (2) 如图，由折射定律可得 n 4 【答案】 (1) 见解析 (2)题型二：利用双缝干涉测定光的波长 例 2 用双缝干涉测光的波长，实 验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件： A 白炽灯 B 单缝 C 光屏 D 双缝 E 遮光筒 F 滤光片 G 测量头和目镜 ( 其中双缝和光屏连在遮光筒上 ) (1) 把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是： A _( A 已写好 ) (2) 正确调节后，
9、在屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出 10 条红亮纹间的距离为 a ，改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出 10 条绿 亮纹间的距离为 b ，则一定有 a _ _ b ( 填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ”或 “ 等于 ” ) (3) 在双缝干涉实验中，滤光片的作用是 _ _ _ _ _ _ _ _ ，单缝的作用是 _ _ _ _ _ _ _ ，双缝的作用是 _ _ _ _ _ _ _ . (4) 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 d 0.2 双缝屏从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离 L 700 通电源使光源正常工作已知测量头主尺的最小刻度
10、是毫米，副尺上有 50 分度某 同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第 1 次映入眼帘的干涉条纹如图乙 (a) 所示， 图乙 (a) 中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙 (b) 中游标尺上的读数 接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a) 所示，此时图丙 (b) 中游标尺上的读数 _ (5) 利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹 ( 或暗纹 ) 间的距离 x _ 这种色光的波长 _ 【解析】 (1) 根据双缝干涉实验正确的顺序为(2) 红光波长比绿光大，由公式 x 得 a 大于 b . (3) 滤光片的作用是得到单色光，单缝的作用是得到线光源，双缝的作用是得到相干光 (4) 由游
11、标卡尺的读数规则可知 x 2 15.0 1 (5) 图乙 (a) 中暗纹与图丙 (a) 中暗纹间的间隔为 6个，故 x x 2 x 161 由 x L d 10 3 10 3700 10 3 m 102 【答案】 (1) (2) 大于 (3) 获得单色光 形成线光源 形成相干光源 (4)15. 02 (5) 10 2 1 ( 多选 ) 某同学做 “ 测定玻 璃的折射率 ” 的实验时，用他测 得的多组入射角 r 作出 i r 图象如图所示，下列 判断正确的是 ( ) A 他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃时的折射现象 B 玻璃的折射率为 C 玻璃的 折射率为 D 玻璃的临界角的正弦值为 2
12、在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中： (1) 甲同学在线上正确画出玻璃砖的两个界面 和 后，不小心碰了玻璃砖使它向 方向平移了少许，如图 1 所示，则他测出的折射率将 _ _ _( 选填“ 偏大 ” 、 “ 偏小 ” 或 “ 不变 ” ) ； 不变 (2) 乙同学在画界面时，不小心将两界面 、 间距画得比玻璃砖宽度大些，如图 2 所示，则他测得折射率 _ _ _ ( 选填 “ 偏大 ” 、 “ 偏小 ” 或 “ 不变 ” ) 偏小 【解析】 (1) 如图 a 所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变 (2) 如图 b 所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角 比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小 3 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，要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用来测量红光的波长 (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 、 _ _ _
