上海市第二十一届初中物理竞赛大同中学杯决赛实验试题.docVIP

上海市第二十一届初中物理竞赛（大同中学杯）决赛（实验）试题 姓名 学校 准考证号 得分 2007年4月 考试时间60分钟 试题一 一束光入射三棱镜的一个光学面，经过折射后从另一个光学面射出，入射光和出射光之间的夹角称为偏向角，用δ表示，见附图， 根据理论推导，可以知道δ存在一个最小值，称为最小偏向角，用δmin表示。三棱镜的两个光学面之间的夹角称为三棱镜的顶角，用A表示，则棱镜材料的折射率n可以表示为 利用所提供的实验器材，测量三棱镜的顶角A和最小偏向角δmin，δmin 1）简要写出实验操作步骤 2）实验操作示意图 3）测量最小偏向角δmin 三、计算棱镜对红色激光的折射率n 参考答案 测量三棱镜顶角A 一、光学方法测量 1、实验步骤 白纸放在泡沫塑料板上，三棱镜置于白纸上，在实验中不能移动三棱镜。 用激光束射向棱镜的一个光学平面，转动激光器，改变激光束入射方向，使入射光束和光学平面垂直（光束按原路返回），用大头针确定入射光方向。 用激光束射向棱镜的另一个光学平面，重复步骤2），确定另一光学面的法线方向 测量棱镜顶角A。 测量方法1： 直接用量角器测量θ，利用公式A=180°-θ求顶角A，或者直接测量棱镜顶角A。 测量方法2： 用几何方法作出直角三角形，利用公式计算顶角A。 2、实验操作示意图 3、测量计算棱镜顶角A 方法1： θ= ， 方法2： a= ,， b= 。 。 二、针插法测量 1、实验步骤 1）、白纸放在泡沫塑料板上，三棱镜置于白纸上，在实验中不能移动三棱镜。 2）、用大头针确定三棱镜两个光学面的位置。 3）、用铅笔画出两个光学面的夹角并用量角器测量三棱镜顶角A。 2、实验操作示意图 3、用量角器测量三棱镜顶角A。 A= 。 方法二说明：用铅笔直接在纸上画出三棱镜顶角也可以，但不能用量角器直接测量，由于三棱镜较小，这样测量误差较大，不符合实验规范的要求。 测量最小偏向角 1、实验步骤 1）白纸放在泡沫塑料板上，三棱镜置于白纸上。用半导体激光束射向棱镜的一个光学平面，在另一光学面外利用物屏观察出射光点。 2）固定半导体激光器，使入射光束的方向不变，转动三棱镜，使出射光点向偏向角减少的方向移动，当光点移动到偏向角最小的位置时，用大头针确定入射光束和出射光束的方向。 3）测量棱镜对激光的最小偏向角δmin。 测量方法和测量顶角一样有两种。这里不再重复。 2、实验操作示意图 3、测量计算最小偏向角 测量结果 δmin≈39.5° 三、计算棱镜对λ=6500?的激光的折射率 。 上海市第二十一届初中物理竞赛（大同中学杯）决赛（实验）试题 试 题 一 评 分 细 则 姓名 准考证号 学校 监考教师 实 验 内 容 应 得 分 实得分 测量三棱镜顶角A 光学方法测量 实验 步骤 1.器材放置，不指明“实验中三棱镜不能移动”不给分 2 15 15 2.一个光学面法线方向的确定（光束按原路返回）。 1 3.另一光学面法线方向的确定（光束按原路返回）。 1 4.测量棱镜顶角A（两种方法中任意一种） 1 实验示意图 2 实验操作 操作方法不正确扣5分（固定激光器；转动三棱镜，光点向偏向角减小的方法移动。） 6 测 量 1.量角器测量，直接测量顶角A（读数不正确扣1分）； 2.测量θ，利用公式A=180-θ计算（读数不正确扣1分，公式1分） 2 2.测量直角三角形直角边a、b，利用公式计算，（公式1分，读数不正确扣1分） 针插法测量 实验步骤 1.器材放置，不指明“实验中三棱镜不能移动”不给分 2 15 2.用大头针确定三棱镜顶角边的位置 2 3.用铅笔画出顶角A，用量角器测量 1 实验示意图