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专题75测定玻璃的折射率、用双缝干涉测光的波长
导练目标
导练内容
目标1
测定玻璃的折射率
目标2
用双缝干涉测光的波长
【知识导学与典例导练】
测定玻璃的折射率
实验目的
测量玻璃的折射率,掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法。
实验原理
如图所示,当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B,从而得出折射光线OO′和折射角θ2,再根据n=eq\f(sinθ1,sinθ2)或n=eq\f(PN,QN′)计算出玻璃的折射率。
实验器材
白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。
【例1】在“测量玻璃的折射率”的实验中,实验小组在白纸上放好玻璃砖MNQP,画出玻璃砖与空气的两个界面SKIPIF10和SKIPIF10(如图),在玻璃砖的一侧插上大头针P1。
(1)接下来他们要完成的步骤可以是______。
A.在玻璃砖的另一侧插上大头针P2,使P2挡住P1的像,撤去玻璃砖,拔出大头针,描绘出光路图;
B.在玻璃砖的另一侧插上大头针P2和P3,使P2、P3均能挡住P1的像,撤去玻璃砖,拔出大头针,描绘出光路图;
C.在P1的同侧插上大头针P2,在玻璃砖的另一侧插上大头针P3,使P3能同时挡住P1和P2的像,撤去玻璃砖,拔出大头针,描绘出光路图;
D.在P1的同侧插上大头针P2,眼睛在另一侧看两个大头针,使P2把P1挡住,在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4,使P3能同时挡住P1和P2的像,使P4能同时挡住P3以及P1和P2的像,撤去玻璃砖,拔出大头针,描绘出光路图;
(2)某次实验中,实验小组一直无法透过玻璃砖看到另一侧的两枚大头针重叠在一起,这可能是因为______。
A.沿两枚大头针的光线没能射入玻璃砖
B.沿两枚大头针的光线在进入玻璃砖之后直接从MP或NQ侧面射出了
C.沿两枚大头针的光线在玻璃砖SKIPIF10或SKIPIF10界面发生了全反射
(3)实验小组内的三位学生在实验中
①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面SKIPIF10和SKIPIF10,因不慎碰动了玻璃砖,使它向SKIPIF10方向平移了一点(如图1所示),以后的操作都正确无误,并仍以SKIPIF10和SKIPIF10为折射面画出了光路图,这样测出的折射率n的值将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面,画出的SKIPIF10和SKIPIF10都比实际的折射面向外侧平移了一些(如图2所示)以后的操作都正确无误,并仍以SKIPIF10和SKIPIF10为折射面画出了光路图,这样测出的折射率n的值将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误,只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行(如图3所示),用这块玻璃砖测出的折射率n的值将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果,由图可知
①从图上看,肯定把针插错了的同学是______。
②从图上看,测量结果准确度最高的同学是______。
二、用双缝干涉测光的波长
验目的
1.理解双缝干涉实验原理。
2.观察双缝干涉图样,掌握实验方法。
3.测定单色光的波长。
实验原理
如图所示,光源发出的光,经过滤光片后变成单色光,再经过单缝S时发生衍射,这时单缝S相当于一个单色光源,衍射光波同时到达双缝S1和S2之后,S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源,产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ、双缝间距离d及双缝与屏的距离l有关,其关系式为:Δx=eq\f(l,d)λ,因此,只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。
两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图所示。
实验器材
双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。
【例2】现有毛玻璃屏SKIPIF10、双缝SKIPIF10、白光光源SKIPIF10、单缝SKIPIF10和透红光的滤光片SKIPIF10
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