高考物理二輪專題導(dǎo)學(xué)案：光學(xué)

第1講第頁光第1講光的折射全反射預(yù)習(xí)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2．掌握全反射的條件并會(huì)用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算?！局R(shí)回顧】一、光的折射定律折射率1．折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n。(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是的。2．折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的的物理量。(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。(3)計(jì)算公式：n＝eq\f(c,v)，因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都。(4)折射率的理解①折射率由性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。②折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。③同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。二、全反射光導(dǎo)纖維1．全反射定義光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，光線將全部消失，只剩下光線的現(xiàn)象。2．條件(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；(2)入射角臨界角。3．臨界角折射角等于90°時(shí)的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)。介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小。4．光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的。如圖所示。三、光的色散1．光的色散現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡后在屏上會(huì)形成彩色光帶。2．成因：棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，紅光通過棱鏡后的偏折程度最小，對(duì)紫光的折射率最大，紫光通過棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。第1講光的折射全反射課堂學(xué)案【精講精練】例題1．如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面4m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°＝0.8)。已知水的折射率為eq\f(4,3)。(1)求桅桿到P點(diǎn)的水平距離；(2)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點(diǎn)發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時(shí)，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。變式1．如圖所示，一束激光照射在橫截面為正方形的透明玻璃柱上，光線與橫截面平行，則透過玻璃柱的光線可能是圖中的()A．① B．②C．③ D．④例題2．用某種材料做成的直角三棱鏡ABC，如圖所示，一束光線從AB面的中點(diǎn)P平行于底邊BC射入棱鏡，經(jīng)BC面反射后垂直于AC邊射出，已知AB長為a，真空中光速為c，求：(1)該材料對(duì)光的折射率；(2)該光在三棱鏡中的傳播時(shí)間。變式2．如圖所示，平靜湖面岸邊的垂釣者，眼睛恰好位于岸邊P點(diǎn)正上方0.9m的高度處，浮標(biāo)Q離P點(diǎn)1.2m遠(yuǎn)，魚餌燈M在浮標(biāo)正前方1.8m處的水下，垂釣者發(fā)現(xiàn)魚餌燈剛好被浮標(biāo)擋住，已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，求：(1)魚餌燈離水面的深度；(2)若魚餌燈緩慢豎直上浮，當(dāng)它離水面多深時(shí)，魚餌燈發(fā)出的光恰好無法從水面PQ間射出。例題3．【典例3】半徑為R的半圓柱形玻璃，橫截面如圖所示，O為圓心，已知玻璃的折射率為eq\r(2).一束與MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從MN平面上射出，求能從MN平面上射出的光束的寬度為多少？變式3．如圖所示，救生員坐在泳池旁邊凳子上，其眼睛到地面的高度h0為1.2m，到池邊的水平距離L為1.6m，池深H為1.6m，池底有一盲區(qū)。設(shè)池水的折射率為eq\f(4,3)。當(dāng)池中注水深度h為1.2m和1.6m時(shí)，池底盲區(qū)的寬度分別是多少。例題4．如圖所示，一根長為l＝5.0m的光導(dǎo)纖維用折射率n＝eq\r(2)的材料制成．一束激光由其左端的中心點(diǎn)以45°的入射角射入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)過一系列全反射后從右端射出，求：(1)該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v.(2)該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時(shí)間．變式4．如圖為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時(shí)間．第2講光的波動(dòng)性電磁波【知識(shí)回顧】一、光的干涉1．產(chǎn)生干涉的條件兩列光的頻率，振動(dòng)方向，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。2．楊氏雙縫干涉(1)原理如圖所示。(2)形成亮、暗條紋的條件①單色光：形成的條紋，中央為亮條紋。光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出現(xiàn)。光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2，…)，光屏上出現(xiàn)。②白光：光屏上出現(xiàn)條紋，且中央亮條紋是(填寫顏色)。③條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ。3．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從的兩個(gè)表面反射的兩列光波。(2)圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對(duì)應(yīng)薄膜的厚度。單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)，形成彩色條紋。(3)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(4)明暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋。在Q處，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。二、光的衍射1．發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。2．衍射條紋的特點(diǎn)(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為相間的條紋，且越靠近兩側(cè)，亮條紋的亮度，寬度①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度，寬度②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增加而減小白光中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸、寬度逐漸的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光、離中央最遠(yuǎn)的是紅光中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距的彩色的同心(2)泊松亮斑(圓盤衍射)當(dāng)光照射到不透明的上時(shí)，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。三、光的偏振現(xiàn)象1．偏振：光波只沿的方向振動(dòng)。2．自然光：太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的都相同，這種光叫作自然光。3．偏振光：在于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光。光的偏振證明光是。自然光通過偏振片后，就得到了偏振光。4．偏振光的應(yīng)用：應(yīng)用于照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等。四、電磁波的產(chǎn)生電磁波的發(fā)射、傳播1．麥克斯韋電磁場理論與電磁場如圖所示：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場；總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場。2．電磁波(1)產(chǎn)生：電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。①電磁波是(選填“縱波”或“橫波”)，在空間傳播不需要。②真空中電磁波的速度為m/s。③公式v＝λf對(duì)電磁波同樣適用。④電磁波能產(chǎn)生反射、、干涉和等現(xiàn)象。(2)電磁波的發(fā)射①發(fā)射條件：足夠高的振蕩頻率和開放電路。②調(diào)制分類：調(diào)幅和調(diào)頻。(3)電磁波的接收①調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。②解調(diào)：使聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來的過程。3．電磁波譜按照電磁波的或波長的大小順序把它們排列成的譜．按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、、紫外線、X射線、γ射線．五、狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)能關(guān)系1．狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)狹義相對(duì)性原理在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是。(2)光速不變?cè)碚婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是，光速與光源觀測者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系。2．質(zhì)能關(guān)系用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為：E＝mc2。第2講光的波動(dòng)性電磁波課堂學(xué)案【精講精練】例題1．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出的波長為λ的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)，由S1到O點(diǎn)與由S2到O點(diǎn)，光傳播的時(shí)間差為Δt。玻璃片厚度為10λ，玻璃對(duì)該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計(jì)光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是()A．Δt＝eq\f(5λ,c) B．Δt＝eq\f(15λ,2c)C．Δt＝eq\f(10λ,c) D．Δt＝eq\f(15λ,c)變式2．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋，要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()A．增大S1與S2的間距B．減小雙縫屏到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將綠光換為紫光變式1．(多選)如圖所示，在利用雙縫干涉測量光的波長的實(shí)驗(yàn)中，單縫S0、雙縫中點(diǎn)O、屏上的P0點(diǎn)位于雙縫S1和S2的中垂線上，屏上P點(diǎn)處在P0上方的第3條亮條紋(不包括P0點(diǎn)處的亮條紋)的中心。已知入射光在真空中的波長為λ，真空中的光速為c，雙縫S1與S2之間距離為d，雙縫到屏的距離為l，若整個(gè)裝置處于真空中，則下列說法正確的是()A．來自雙縫S1和S2的光傳播到P點(diǎn)處的時(shí)間差為eq\f(3λ,c)B．屏上P點(diǎn)和P0點(diǎn)之間僅能觀察到兩條暗條紋C．僅將單縫S0向左(保持S0在雙縫的中垂線上)移動(dòng)的過程中，P點(diǎn)處能觀察到暗條紋D．僅將屏向右(保持P0在雙縫的中垂線上)移動(dòng)的過程中，P點(diǎn)處能觀察到暗條紋例題2在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014Hz，兩光源S1、S2的振動(dòng)情況恰好相反，光屏上的P點(diǎn)到S1與到S2的路程差為3×10－6m，如圖所示，則：(1)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(2)設(shè)O為到S1、S2路程相等的點(diǎn)，則P、O間還有幾條亮條紋，幾條暗條紋？(不包括O、P兩處的條紋)變式2．某同學(xué)使用激光器作光源，在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05mm的窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是()例題3．如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋).在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫變式3．(多選)食品安全檢驗(yàn)中碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了.如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測樣品P置于A、B之間.以下說法中正確的是()A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α第3講實(shí)驗(yàn)測定玻璃的折射率預(yù)習(xí)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．掌握測定折射率的原理及方法。2．能用插針法測定玻璃的折射率?！局R(shí)回顧】1．實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，當(dāng)光線AO以一定的入射角θ1穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而畫出折射光線OO′，求出折射角θ2，再根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq\f(PN,QN′)計(jì)算出玻璃的折射率。2．實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆。3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上。(2)在白紙上畫一條直線aa′，并取aa′上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過O點(diǎn)的法線MM′。(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針。(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa′對(duì)齊，并畫出另一條長邊的對(duì)齊線bb′。(5)眼睛在bb′的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像。(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點(diǎn)O′，連接O、O′得線段OO′。(7)用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。(8)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值。4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)計(jì)算法：用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角時(shí)的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值。(2)作sinθ1－sinθ2圖像：改變不同的入射角θ1，測出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2的圖像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖像應(yīng)是過原點(diǎn)的直線，如圖所示，其斜率為折射率。(3)“單位圓”法確定sinθ1、sinθ2，計(jì)算折射率n。以入射點(diǎn)O為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線AO于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′，如圖所示，sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′)。只要用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n。5．注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些.(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°).(3)操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，也不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線.(4)實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變.(5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，則測量誤差較大.6．誤差分析(1)確定入射光線、出射光線時(shí)不準(zhǔn)確。(2)測量入射角與折射角時(shí)的測量誤差。(3)作圖時(shí)，玻璃磚的寬度繪制有誤差，或因所畫的兩邊界線不平行等原因出現(xiàn)誤差。第3講實(shí)驗(yàn)測定玻璃的折射率課堂學(xué)案【精講精練】例題1．某小組做測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度________。A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝__________。(用圖中線段的字母表示)變式1．某小組用“插針法”測平行玻璃磚的折射率，如圖已確定好入射方向AO與玻璃磚界面aa′的夾角為α，插了兩枚大頭針P1和P2，1、2、3、4分別是四條直線。(1)在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在__________線上(選填“1”“2”“3”或“4”)；(2)實(shí)驗(yàn)中畫出入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線，并測得連線與玻璃磚界面aa′的夾角為β，則玻璃的折射率n＝________；(3)若描出玻璃磚兩邊界線aa′、bb′后，不小心將玻璃磚沿OA方向平移了一些再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則折射率的測量值將__________(選填“偏大”“不變”或“偏小”)。例題2．用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線。(1)在圖上補(bǔ)畫出光路。(2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角和折射角，請(qǐng)?jiān)趫D中的AB分界面上畫出這兩個(gè)角。(3)用所測物理量計(jì)算折射率的公式為n＝________。(4)為了保證在得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在的入射角應(yīng)適當(dāng)________(填“小一些”“無所謂”或“大一些”)。(5)多次改變?nèi)肷浣?，測得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫出如圖乙所示的圖象，由圖象可知該玻璃的折射率n＝________。變式2．如圖所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)。(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為______________。(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。例題3．學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為______。(2)圖中P3、P4兩位置______處所對(duì)應(yīng)的折射率較大。(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為______。變式3．如圖甲所示，在測量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡，并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再從棱鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像。(1)此后正確的操作步驟是________。A．插上大頭針P3，使P3擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C．插上大頭針P4，使P4擋住P3的像D．插上大頭針P4，使P4擋住P1、P2的像和P3(2)正確完成上述操作后，在紙上標(biāo)出大頭針P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出)。為測量該種玻璃的折射率，兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線，如圖乙、丙所示。能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計(jì)算出折射率的是圖________(選填“乙”或“丙”)，所測玻璃折射率的表達(dá)式n＝________(用代表線段長度的字母ED、FG表示)。第4講實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測光的波長【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．掌握由Δx＝eq\f(l,d)λ測量光的波長的原理，并能測量單色光波長。2．觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣，掌握測量頭測量條紋間距的方法?！局R(shí)回顧】1．實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，光源發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片后變成單色光，再經(jīng)過單縫S時(shí)發(fā)生衍射，這時(shí)單縫S相當(dāng)于一個(gè)單色光源，衍射光波同時(shí)到達(dá)雙縫S1和S2之后，S1、S2雙縫相當(dāng)于兩個(gè)步調(diào)完全一致的單色相干光源，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ，雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l有關(guān)，其關(guān)系式為Δx＝eq\f(l,d)λ，因此，只要測出Δx、d、l即可測出波長λ。兩條相鄰亮(暗)條紋間的距離Δx用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖所示。2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示。②接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光。③調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達(dá)光屏。④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點(diǎn)位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫平行，二者間距約為5～10cm。⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。(2)測定單色光的波長①安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。②使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央，如圖所示，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，將該條紋記為第1條亮條紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，將該條紋記為第n條亮條紋，測出n條亮條紋間的距離a，則相鄰兩亮條紋間距Δx＝eq\f(a,n－1)。③用刻度尺測量雙縫到光屏間距離l(d是已知的)。④重復(fù)測量、計(jì)算，求出波長的平均值。3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)條紋間距的計(jì)算：轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭的手輪，分劃板中心刻線在第1條亮條紋中央時(shí)讀數(shù)為a1，在第n條亮條紋中央時(shí)讀數(shù)為an，則Δx＝eq\f(an－a1,n－1)。(2)根據(jù)條紋間距與波長的關(guān)系Δx＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(d,l)Δx，其中d為雙縫間距，l為雙縫到光屏的距離。(3)測量時(shí)需測量多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值。4．注意事項(xiàng)(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，要注意調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。(2)放置單縫和雙縫時(shí)，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。(3)調(diào)節(jié)測量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線和亮條紋的中心對(duì)齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線和另一亮條紋的中心對(duì)齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條亮條紋間的距離。(4)不要直接測Δx，要測多條亮條紋的間距再計(jì)算得到Δx，這樣可以減小誤差。(5)白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層。5．誤差分析(1)雙縫到光屏的距離l的測量存在誤差。(2)測條紋間距Δx帶來的誤差：①干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。②誤認(rèn)為Δx為亮條紋的寬度。③分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于亮條紋中心。④測量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。例題1．某同學(xué)利用圖所示裝置測量某種單色光的波長。實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}：(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可________。A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)D．使用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ＝________。(3)某次測量時(shí)，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm。則所測單色光的波長為________nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。變式1．在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上，如圖所示。已知雙縫間的距離為d，在離雙縫l遠(yuǎn)的屏上，用測量頭測量條紋間寬度。(1)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖7甲所示；然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)如圖乙所示的手輪上的示數(shù)為__________mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為__________mm；(2)波長的表達(dá)式λ＝__________(用Δx、l、d表示)；(3)若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將__________(填“變大”“不變”或“變小”)；(4)圖為上述實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。S為單縫，S1、S2為雙縫，屏上O點(diǎn)處為一條亮條紋。若實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏離光軸，向下微微移動(dòng)，則可以觀察到O點(diǎn)處的干涉條紋__________。A．向上移動(dòng) B．向下移動(dòng)C．間距變大 D．