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自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页第2讲实验一测定玻璃的折射率实验二用双缝干涉测光的波长实验一测定玻璃的折射率实验目的用插针法测定玻璃的折射率．实验原理光的折射定律n＝sinθ1sinθ2.实验器材玻璃砖、木板、白纸、图钉、大头针、量角器、三角板、铅笔．自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页实验步骤一、铺白纸、画线1.如图2－2－1所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．2．把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.图2－2－1自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页二、插针与测量3．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．4．移去玻璃砖连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.5．用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．6．改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页三、数据处理实验数据的处理方法有：7．计算法：计算每次折射率n，求出平均值n.8．图象法：作sinθ1－sinθ2图象，由n＝sinθ1sinθ2可知图象应为直线，如图2－2－2所示，其斜率为折射率．图2－2－2图2－2－39．单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用单位圆法．(1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图2－2－3所示．(2)由图中关系sinθ1＝EHOE，sinθ2＝E′H′OE′，OE＝OE′＝R，则n＝sinθ1sinθ2＝EHE′H′.只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页注意事项1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针要插得竖直，且间隔要大些．3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．误差分析1．观察P1、P2的像，确定P3、P4位置时可能出现误差．2．用量角器测量入射角θ1，折射角θ2时可能出现误差．自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页实验二用双缝干涉测定光的波长实验目的1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器．2．观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样．3．掌握用公式Δx＝ldλ测波长的方法．实验器材双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝d·Δx/l.自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页附：测量头的构造及使用如图2－2－4甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心，如图2－2－4乙，记下此时手轮上的读数．图2－2－4两次读数之差就表示这两条条纹间的距离．实际测量时，要测出n条明纹(暗纹)的宽度，设为a，那么Δx＝an－1.自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页实验步骤一、安装仪器1．将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2－2－5所示．图2－2－52．接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．3．安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行．自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页二、观察与记录4．调单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹．5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．6．调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离Δx＝|a1－a2|n－1.7．换用不同的滤光片，测量其他色光的波长．自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页三、数据处理8．用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式λ＝dlΔx计算波长．重复测量、计算，求出波长的平均值．误差分析1．使用测量头测量a1、a2易出现误差．这样造成了条纹间距Δx的误差．2．用刻度尺测量l时，也容易出现误差．自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页注意事项1．实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量．2．分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量结果的误差．3．双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则影响测量结果.自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页测玻璃砖的折射率【例1】用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2－2－6所示．(1)在本题的图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________，________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是________．图2－2－6自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页解析：(1)如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′.则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)．(3)n＝sinθ1sinθ2；(或因为sinθ1＝EFOE，sinθ2＝GHOG，则n＝EF/OEGH/OG＝EF·OGOE·GH)．答案：见解析自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页用双缝干涉测光的波长【例2】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2－2－7所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(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、________、A.图2－2－7自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意_______________________________________________.自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2－2－8甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图2－2－8乙中手轮上的示数______mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________nm.图2－2－8自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页解析：(1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～10cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.870mm，图甲读数为2.320mm，所以相邻条纹间距Δx＝13.870－2.3205mm＝2.310mm.(4)由条纹间距离公式Δx＝ldλ得：λ＝dΔxl，代入数值得：λ＝6.6×10－7m＝6.6×102nm.答案：(1)E、D、B(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～10cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上(3)13.8702.310(4)dΔxl6.6×102自主学习回顾热考题型随堂演练首页末页单击此处进入随堂演练