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1、实验一测定玻璃的折射率一、一、实验“测定玻璃的折射率定玻璃的折射率”( (一一) )实验目的目的测定玻璃的折射率定玻璃的折射率( (二二) )实验器材器材木木板板、白白纸、 、 、图钉、量量角角器器、三角板、三角板、铅笔笔( (三三) )实验原理原理折射率公式折射率公式n n . .玻璃玻璃砖大大头针双双缝干干涉涉仪( (包包括括光光具具座座、光光源源、滤光光片片、单缝、双双缝、遮光筒、毛玻璃屏、遮光筒、毛玻璃屏、测量量头) )、刻度尺、刻度尺(三三)实验原理实验原理双双缝干干涉涉中中相相邻两两条条明明(暗暗)条条纹间的的距距离离x与与波波长、双双缝间距离距离d及双及双缝到屏的距离到屏的距离L
2、满足足x .因因此此，只只要要测出出x、d和和L，即即可可求求出出波波长.(二二)实验器材实验器材(1)(1)观察双察双缝干涉干涉图样将将光光源源、滤光光片片、单缝、双双缝、遮遮光光筒筒、毛毛玻玻璃屏依次安放在光具座上，如璃屏依次安放在光具座上，如图所示所示(四四)实验步骤实验步骤接好光源，打开开关，使灯接好光源，打开开关，使灯丝正常正常发光光调节各各器器件件的的高高度度，使使光光源源灯灯丝发出出的的光光能能沿沿轴线到达光屏到达光屏安装双安装双缝，使双，使双缝与与单缝的的缝 ，二者，二者间距距 .观察白光的干涉条察白光的干涉条纹在在单缝和和光光源源间放放上上滤光光片片，观察察单色色光光的的干干
3、涉涉条条纹(2)测定定单色光的波色光的波长安装安装测量量头，调节至可清晰至可清晰观察到干涉条察到干涉条纹平行平行510 cm使使分分划划板板中中心心刻刻线对齐某某条条亮亮条条纹的的中中央央，记下下手手轮上上的的读数数a1，转动手手轮，使使分分划划板板中中心心刻刻线移移动，记下下移移动的的条条纹数数n和和移移动后后手手轮的的读数数a2，a1与与a2之之差即差即n条亮条亮纹的的间距距用刻度尺用刻度尺测量量 (d是已知的是已知的)重复重复测量、量、计算，求出波算，求出波长的平均的平均值换用用不不同同滤光光片片，重重复复实验测量量其其他他单色色光光的的波波长(五五)注意事项注意事项(1)安安装装器器材
4、材时，注注意意调节光光源源、滤光光片片、单缝、双双缝的的中中心心均均在在遮遮光光筒筒的的 ，并并使使单缝、双双缝 双双缝到光屏到光屏间距离距离l中心中心轴线上上平行且平行且竖直直(2)光源灯光源灯丝最好最好为线状灯状灯丝，并与，并与单缝平行且靠近平行且靠近(3)调节的的基基本本依依据据是是：照照在在屏屏上上的的光光很很弱弱，主主要要原原因因是是灯灯丝与与单缝、双双缝、测量量头、遮遮光光筒筒不不共共轴所所致致，干涉条干涉条纹不清晰的主要原因是不清晰的主要原因是单缝与双与双缝不平行不平行(4)光光波波波波长很很短短，x、l的的测量量对波波长的的影影响响很很大大，l用用毫毫米米刻刻度度尺尺测量量，x
5、利利用用测量量头测量量可可测多多条条亮亮纹间距距再再求求x，采采用用多多次次测量量求求的的平平均均值法法，可可减减小小误差差题型一：测定玻璃的折射率题型一：测定玻璃的折射率例例1 1 用用三三棱棱镜做做测定定玻玻璃璃折折射射率率的的实验，先先在在白白纸上上放放好三棱好三棱镜，在棱，在棱镜的一的一侧插入两插入两枚大枚大头针P P1 1和和P P2 2，然后在棱，然后在棱镜的的另一另一侧观察，察，调整整视线使使P P1 1的像的像被被P P2 2挡住，接着在眼睛所在的一住，接着在眼睛所在的一侧插插两两枚枚大大头针P P3 3、P P4 4，使使P P3 3挡住住P P1 1、P P2 2的的像像，
6、P P4 4挡住住P P3 3和和P P1 1、P P2 2的的像像，在在纸上上标出出的的大大头针位位置置和和三三棱棱镜轮廓廓如如图所示所示(1)(1)在本在本题的的图上画出所需的光路上画出所需的光路(2)为了了测出出棱棱镜玻玻璃璃的的折折射射率率，需需要要测量量的的量量是是_，_，在，在图上上标出它出它们(3)计算折射率的公式是算折射率的公式是_【答案】【答案】见解析见解析例例2 2 用用双双缝干干涉涉测光光的的波波长，实验中中采采用用双双缝干干涉涉仪，它包括以下元件：它包括以下元件：A A白白炽灯灯 B B单缝 C C光屏光屏 D D双双缝E E遮光筒遮光筒 F F滤光片光片 G G测量量
7、头和目和目镜( (其中双其中双缝和光屏和光屏连在遮光筒上在遮光筒上) )(1)(1)把把以以上上元元件件安安装装在在光光具具座座上上时，正正确确的的排排列列顺序序是是：A A_( (A A已写好已写好) )(2)(2)正正确确调节后后，在在屏屏上上观察察到到红光光的的干干涉涉条条纹，用用测量量头测出出1010条条红亮亮纹间的的距距离离为a a，改改用用绿色色滤光光片片，其其他他条条件件不不变，用用测量量头测出出1010条条绿亮亮纹间的的距距离离为b b，则一一定有定有a a_b b( (填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)”)题型二：利用双缝干涉测定光的波长题型二：利用双缝干涉测定
8、光的波长(3)在在双双缝干干涉涉实验中中，滤光光片片的的作作用用是是_，单缝的作用是的作用是_，双，双缝的作用是的作用是_. (4)将将双双缝干干涉涉实验仪按按要要求求安安装装在在光光具具座座上上(如如图甲甲)，并并选用用缝间距距d0.2 mm的的双双缝屏屏从从仪器器注注明明的的规格格可可知知，像像屏屏与与双双缝屏屏间的的距距离离L700 mm.然然后后，接接通通电源源使使光光源源正正常常工工作作已已知知测量量头主主尺尺的的最最小小刻刻度度是是毫毫米米，副副尺尺上上有有50分分度度某某同同学学调整整手手轮后后，从从测量量头的的目目镜看看去去，第第1次次映映入入眼眼帘帘的的干干涉涉条条纹如如图乙
9、乙(a)所所示示，图乙乙(a)中中的的数数字字是是该同同学学给各各暗暗纹的的编号号，此此时图乙乙(b)中中游游标尺尺上上的的读数数x11.16 mm；接接着着再再转动手手轮，映映入入眼眼帘帘的的干干涉涉条条纹如如图丙丙(a)所所示示，此此时图丙丙(b)中游中游标尺上的尺上的读数数x2_.(5)利用上述利用上述测量量结果，果，经计算可得两个相算可得两个相邻明明纹(或暗或暗纹)间的距离的距离x_mm；这种色光的波种色光的波长_nm.【答案】【答案】(1)FBDECG(2)大于大于(3)获得单色光形成线获得单色光形成线光源形成相干光源光源形成相干光源(4)15.02 mm(5)2.316.61021
10、在用插在用插针法法测定玻璃定玻璃砖的折射率的的折射率的实验中，甲、乙、中，甲、乙、丙三位同学在丙三位同学在纸上画出的界面上画出的界面aa、bb与玻璃与玻璃砖位置的位置的关系分关系分别如如图实、和和所示，其中甲、丙两同学所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃，乙同学用的是梯形玻璃砖他他们的的其他操作均正确，且均以其他操作均正确，且均以aa、bb为界面画光路界面画光路图(1)甲甲同同学学测得得的的折折射射率率与与真真实值相相比比 填填“偏偏大大”“偏小偏小”或或“不不变”)(2)乙乙同同学学测得得的的折折射射率率与与真真实值相相比比 (填填“偏偏大大”“偏小偏小
11、”或或“不不变”)(3)丙同学丙同学测得的折射率与真得的折射率与真实值相比相比 偏小偏小不不变可能偏大、可能偏大、可能偏小、可能不可能偏小、可能不变【解析】【解析】用图用图测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图了，所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可能偏小、可能不变可能偏小、可能不变*2.某某同同学学在在做做测玻玻
12、璃璃折折射射率率的的实验中中，使使用用的的是是半半圆形玻璃形玻璃砖，P1、P2、P3、P4是是按按顺序插在序插在软木板上的大木板上的大头针，如如图所示下述关于所示下述关于实验操作操作中的做法，正确的是中的做法，正确的是( )A若若任任意意选取取P1、P2连线的的方方向向和和入入射射点点A的的位位置置，都都可可以以在在圆弧弧右右侧适适当当位位置置处插插上上第第三三个个大大头针，使使其同其同时挡住住P1、P2的像的像B如如果果入入射射点点A恰恰在在玻玻璃璃砖圆心心处，可可不不使使用用大大头针P4C可可以以用用P1、P2连线作作为入入射射光光线，也也可可以以用用P4、P3连线作作为入射光入射光线D为
13、减减小小误差差，P1、P2间距距和和P3、P4间距距应适适当当大大一一些些BCD3现有有毛毛玻玻璃璃屏屏A、双双缝B、白白光光光光源源C、单缝D和和透透红光光的的滤光光片片E等等光光学学元元件件，要要把把它它们放放在在图所所示示的的光光具座上具座上组装成双装成双缝干涉装置，用来干涉装置，用来测量量红光的波光的波长 (1)将将白白光光光光源源C放放在在光光具具座座最最左左端端，依依次次放放置置其其他他光光学学元元件件，由由左左至至右右，表表示示各各光光学学元元件件的的字字母母排排列列顺序序应为C、 、A.E、D、B(2)本本实验的步的步骤有：有：取取下下遮遮光光筒筒左左侧的的元元件件，调节光光源
14、源高高度度，使使光光束束能能直直接沿遮光筒接沿遮光筒轴线把屏照亮；把屏照亮；按按合合理理顺序序在在光光具具座座上上放放置置各各光光学学元元件件，并并使使各各元元件件的中心位于遮光筒的的中心位于遮光筒的轴线上；上；用刻度尺用刻度尺测量双量双缝到屏的距离；到屏的距离；用用测量量头(其其读数数方方法法同同螺螺旋旋测微微器器)测量量数数条条亮亮纹间的的距离距离在操作步在操作步骤时还应注意注意 和和 单缝和双和双缝间距距510 cm使使单缝与双与双缝相互平行相互平行(3)将将测量量头的分划板中心的分划板中心刻刻线与某亮与某亮纹中心中心对齐，将将该亮亮纹定定为第第1条亮条亮纹，此此时手手轮上上的的示示数数
15、如如图甲甲所所示示然然后后同同方方向向转动测量量头，使使分分划划板板中中心心刻刻线与与第第6条条亮亮纹中中心心对齐，记下下此此时图乙中手乙中手轮上的示数上的示数 mm，求得相，求得相邻亮亮纹的的间距距x为 mm. (4)已知双已知双缝间距距d2.0104 m，测得双得双缝到屏的到屏的距距离离l为0.700 m，由由计算算式式 ，求求得得所所测红光光波波长为 nm.13.8702.3106.6102【巩固基础】【巩固基础】1用两面平行的玻璃用两面平行的玻璃砖测定玻定玻璃的折射率的璃的折射率的实验中，已画好中，已画好玻璃玻璃砖界面界面aa和和bb，不慎将，不慎将玻玻璃璃砖向向上上平平移移了了一一些
16、些，放放在在图所所示示的的位位置置上上，而而实验中其他操作均正确，中其他操作均正确，测得的折射率将得的折射率将( )A偏大偏大 B偏小偏小 C不不变 D无法确定无法确定C【解析】【解析】经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与正确值线所示，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同相同*2某某同同学学在在做做双双缝干干涉涉实验时，按按要要求求安安装装好好实验装装置置，在在光光屏屏上上却却观察察不不到到干干涉涉图样，这可可能能是是因因为( )
17、A光源光源发出的光束太出的光束太强强B单缝与双与双缝不平行不平行C没有安装没有安装滤光片光片 D光光束束的的中中央央轴线与与遮遮光光筒筒的的轴线不不重重合合，相相差差较大大BD【解解析析】安安装装干干涉涉仪仪要要注注意意：光光束束的的中中央央轴轴线线与与遮遮光光筒筒的的轴轴线线重重合合，光光源源与与光光屏屏正正面面相相对对，滤滤光光片片、单单缝缝、双双缝缝要要处处在在同同一一高高度度，中中心心位位置置在在遮遮光光筒筒轴轴线线上上，单单缝缝与与双双缝缝要要相相互互平平行行，光光源源发发出出的的光光束束不不能能太太暗暗，综综上上所所述述，应应选选B、D.*3关关于于双双缝干干涉涉测光光的的波波长实
18、验，下下列列说法法正正确确的是的是( )A滤光片放在光片放在单缝与双与双缝之之间B测量量x时，分划板刻，分划板刻线应竖直直C从第从第1条到第条到第n条亮条亮纹中央距离中央距离为a，则相相邻亮亮条条纹间距距为xD换用用不不同同滤光光片片后后应调节单、双双缝间距距才才能能看看到到干涉条干涉条纹AC【解析】【解析】滤光片可放在单缝和光源之间，也可放在单缝滤光片可放在单缝和光源之间，也可放在单缝与双缝之间，与双缝之间，A正确测正确测x时，分划板刻线要与双缝平时，分划板刻线要与双缝平行，如果双缝是水平放置的，则分划板刻线也应在水平行，如果双缝是水平放置的，则分划板刻线也应在水平方向换不同滤光片后，不要做
19、任何调节，都能在光屏方向换不同滤光片后，不要做任何调节，都能在光屏上看到不同颜色的干涉条纹综上所述上看到不同颜色的干涉条纹综上所述C正确正确4如如图所示，在所示，在“用双用双缝干涉干涉测光的波光的波长”实验中，光中，光具座上放置的光学元件依次具座上放置的光学元件依次为光源、光源、 、 、 、遮光筒、遮光筒、光屏光屏对于某于某种种单色光，色光，为增加相增加相邻亮亮纹(暗暗纹)间的距离，可采取的距离，可采取 或或 的的方法方法滤光片光片单缝双双缝增大双增大双缝到光屏的距离到光屏的距离减小双减小双缝间距离距离【提升能力】【提升能力】5某某实验小小组的的同同学学们要要利利用用下下述述器器材材测定定光光
20、在在透透明明的的有有机机玻玻璃璃中中的的传播播速速度度：矩矩形形有有机机玻玻璃璃条条(长约40 cm)、秒秒表表、平平行行光光光光源源、刻刻度度尺尺、三三角角板板、木木板板、白白纸和和大大头针已已知知真真空空中中的的光光速速是是c3.00108 m/s.(1)上述器材中不需要的两种器材是上述器材中不需要的两种器材是 、 秒表秒表刻度尺刻度尺(2)如如图所示是他所示是他们用插用插针法法测得光通得光通过有机玻璃条的有机玻璃条的光路光路图，在空气和有机玻璃的界面上，在空气和有机玻璃的界面上，AO是入射光是入射光线，OB是折射光是折射光线，作出法，作出法线ON，取，取OAOB，作，作AE垂垂直于直于O
21、N交交ON于于E，BF垂直于垂直于ON交交ON于于F.他他们需要需要测量的物理量是量的物理量是 ，计算光速的公式是算光速的公式是 有机玻璃的拆射率有机玻璃的拆射率n6. 在用插在用插针法法测定玻璃的折射率的定玻璃的折射率的实验中中(1)两两个个同同学学各各设计一一个个数数据据记录表表格格，而而且且都都已已完成了完成了计算，你算，你认为对的是的是 甲甲设计的表格的表格甲甲次数次数1sin 12sin 2n1300.50020.90.3571.401.402450.70730.50.5081.393600.86638.00.6161.41乙乙设计的表格的表格次数次数123角平均角平均值正弦正弦值n1304560450.7071.42220.930.538.029.80.497(2)某同学由于没有量角器，他在完成了某同学由于没有量角器，他在完成了光路光路图以后，以以后，以O点点为圆心，心，10.00 cm长为半径画半径画圆，分，分别交交线段段OA于于A点，交点，交OO连线延延长线于于C点，点，过A点作法点作法线NN的垂的垂线AB交交NN于于B点，点，过C点作点作法法线NN的垂的垂线CD交交NN于于D点，如点，如图所示，用刻度尺所示，用刻度尺测得得OB8.00 cm，CD4.00 cm.由此可得出玻璃的折射率由此可得出玻璃的折射率n .1.50结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！39
