《（名师导学）2020版高考物理总复习 第十四章 第5节 实验：测定玻璃的折射率教学案 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（名师导学）2020版高考物理总复习 第十四章 第5节 实验：测定玻璃的折射率教学案 新人教版（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5节实验：测定玻璃的折射率 用双缝干涉测光的波长夯实基础【p247】一、实验“测定玻璃的折射率”1实验目的测定玻璃的折射率2实验器材木板、白纸、_玻璃砖_、_大头针_、图钉、量角器、三角板、铅笔3实验原理折射率公式n_4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aa作为界面，画一条线段AO作为_入射光线_，并过O点画出界面aa的法线NN.(3)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟aa对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb.(4)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(5)在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线要使P3能同时挡住_P1和P2的像_(
2、6)同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像(7)记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4引直线OB与bb交于O点，连接OO，OO就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角1_AON_，折射角2_OON_(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(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(11)算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测的平均值，这就是玻璃的折射率(12)也
3、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PN和QN之长，则n.5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aa、bb.(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P1和P2间、P3和P4间的距离应_尽量大一些_，以减少确定光路方向时造成的误差(4)实验时入射角不宜_过小_，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_过大_，否则在bb
4、一侧要么看不到P1、P2的虚像，要么看到P1、P2的像模糊不清，并且变粗，不便于_插大头针P3、P4_(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，以免混乱二、用双缝干涉测量光的波长1实验目的观察干涉图样，测定光的波长2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3实验原理双缝干涉中相邻两条明(暗)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.4实验步骤(1)观察双缝干涉图样将光源、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
5、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单缝和双缝，使双缝与单缝的缝_平行_，二者间距_510_cm_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，记下手轮上的读数a1，转动手轮，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a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距用刻度尺测量_双缝到光屏间距离L_(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5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
6、遮光筒的_中心轴线上_，并使单缝、双缝_平行且竖直_(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要原因是单缝与双缝不平行(4)光波波长很短，x、L的测量对波长的影响很大，L用毫米刻度尺测量，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【p248】考点突破例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，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图所示放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后插上P3、P4大头针
7、(1)其中他确定P3大头针位置的方法是_(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(如图中虚线所示)请算出玻璃砖的折射率n_(3)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖绕圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)【解析】(1)透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像；(2)如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB，由数学知识得：入射角和折射角的正弦值分别为sin i，sin r，其中，CODO，则折射率n1.5；(3)该同学在插大头针P3前不小心将玻
8、璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以转动前玻璃砖直线边缘为边界，AB为法线，则入射角i不变，折射角r增大，由折射率公式n可知，测得玻璃砖的折射率将偏大【答案】(1)透过玻璃砖看，使P3挡住P1、P2的像(2)1.5(3)偏大针对训练1如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb.O为直线AO与aa的交点在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_BD_A插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的
9、像C插上大头针P4，使P4仅挡住P3D插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb于O，过O作垂直于aa的直线NN，连接OO测量图中角和的大小则玻璃砖的折射率n_(3)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb移到图中虚线位置，而在作光路图时aa不变，则所测得的折射率将_偏大_(填“偏大”“偏小”或“不变”)(4)若所使用的玻璃砖的bb与aa不平行，其他操作无误，则所测得的折射率将_不变_(填“偏大”“偏小”或“不变”)【解析】(1)确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住
10、P3和P1、P2的像，A、C错误，B、D正确(2)如图，光线在aa面的折射角为，折射角为，则根据折射定律得：玻璃砖的折射率n.(3)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb移到图中虚线位置，而在作光路图时aa不变，作出光路图：线表示作图时所用的光路，线表示实际的光路，可见，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公式n可知，所测得的折射率将偏大(4)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关所以若所使用的玻璃砖的bb边与aa不平行(如图所示)，其他操作无误，则所测得的折射率将不变【p248】考点突破例2如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光
11、具座上，并选用缝间距d0.20 mm 的双缝屏从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L700 mm.然后，接通电源使光源正常工作(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游标尺)上有20分度某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为_ mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A到B条纹间的距离为8.40 mm.利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长_ m(保留2位有效数字)(2)另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好若他对实验装
12、置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加以下改动可能实现这个效果的是_A仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B仅将单缝远离双缝移动少许C仅将单缝与双缝的位置互换 D仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片【解析】(1)图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：0 mm0.0550.25 mm；A到B条纹间的距离为8.40 mm，由图可以知道A到B条纹间的距离为5个条纹宽度，则：x mm1.68 mm；根据公式x得： mm4.8107 m(2)对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可以知道各条纹的宽度减小，由公式得：x
13、，仅将滤光片移至单缝和双缝之间，、L与d都不变，则x不变，A错误；仅将单缝远离双缝移动少许，、L与d都不变，则x不变，B错误；仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，C错误；仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，减小，L与d都不变，则x减小，D正确【答案】(1)0.254.8107(2)D针对训练2用双缝干涉测光的波长，实验装置如图甲所示用测量头来测量亮纹中心的距离测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的螺旋测微器读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数(1)分划板的中
14、心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1_2.190_ mm(允许误差)、对准第4条时读数x2_7.868_ mm(允许误差)(2)已知单缝与双缝的距离L160 mm，双缝与屏的距离L2700 mm，单缝宽d10.10 mm，双缝间距d2为0.25 mm，写出计算波长的表达式，_(用x1、x2、L1、L2、d1、d2表示)求得所测红光波长为_676_ nm.(3)在屏上观察到了干涉条纹如果将双缝的间距变大，则屏上的干涉条纹的间距将变_小_(填“大”或“小”)【解析】(1)图丙中左边螺旋测微器的固定刻度读数为2.0 mm，可动刻度读数为0.0119.0 mm0.190 mm，则最终读数为：x12 mm0.190 mm2.190 mm.右边的螺旋测微器的固定刻度读数为7.5 mm，可动刻度读数为0.0136.8 mm0.368 mm，则最终读数为：x27.5 mm0.368 mm7.868 mm；(2)由题得：相邻亮纹的间距x.根据双缝干涉条纹
