实验：测量玻璃的折射率     

用双缝干涉实验测量光的波长

例1、在“测定玻璃折射率”的实验中

(1)操作步骤如下：

①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．

②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．

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．调整视线方向，直到P₁的像被P₂的像挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P₃、P₄，使P₃挡住P₁、P₂的像，P₄挡住P₃和P₁、P₂的像，记下P₃、P₄的位置．

④移去大头针和玻璃砖，连接P₃、P₄作为折射光线，测量出入射角θ₁与折射角θ₂，填入表格中．

上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是___________________________________

________________________________________________________________________.

(2)实验中测出了多组入射角θ₁与折射角θ₂，并作出了sin θ₁－sin θ₂的图象如图所示，则下列说法正确的是________．

A．实验时，光线是由空气射入玻璃

B．实验时，光线是由玻璃射入空气

C．玻璃的折射率为0.67

D．玻璃的折射率为1.5

 

 

训练1、“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图4所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P₁和P₂，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P₃和P₄.

(1)在插P₃和P₄时，应使________(选填选项前的字母)．

A．P₃只挡住P₁的像

B．P₄只挡住P₃

C．P₃同时挡住P₁、P₂的像

D．P₄挡住P₃及P₁、P₂的像

(2)按(1)中的做法确定大头针P₃和P₄的位置，请将光路图补充完整，并在图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射率可表示为n＝________.(用图中标出的测量量表示)

 

训练2、在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的ab边与a′b′边相互平行，aa′边与bb′边不平行，某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa′与bb′，如图1所示．

图1

(1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P₁和P₂以确定入射光线AO，接着，眼睛应在玻璃砖的________(填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针P₁和P₂，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线．

(2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上？________(填“是”或“否”)．

(3)下列操作可以减小实验误差的是________(填字母代号)

A．适当增大大头针P₁、P₂的间距

B．选择玻璃砖相互平行的ab、a′b′边来测量

C．选用尽可能细的笔画线

D．使AO的入射角接近于90°

 

例2、某同学利用图所示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；

(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为________ nm(结果保留3位有效数字)．

训练3、在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(　　)

A．改用红色激光

B．改用蓝色激光

C．减小双缝间距

D．将屏幕向远离双缝的位置移动

 

 

 

 

 

 

 

 

巩固练习：

1、某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．

(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________．

A．选用两光学表面间距大的玻璃砖

B．选用两光学表面平行的玻璃砖

C．选用粗的大头针完成实验

D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些

(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________．

(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图13所示，则玻璃的折射率n＝________.(用图中线段的字母表示)

 

2、　某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示．

(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ₁、θ₂表示)．

(2)如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．

3、如图所示,插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中,P₁、P₂、P₃、P₄为所插的针,θ₁为入射角,θ₂为折射角.下列说法中正确的是 (　　)

A. θ₁过小会导致θ₂不易准确测量

B. θ₁过大会导致P₁、P₂的像模糊

C. P₁与P₂,P₃与P₄间的距离适当小些

D. P₃、P₄的连线与P₁、P₂的连线不一定平行

 

4．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图18①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．

图18

(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

5、某同学利用图10所示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：

图10

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；

A．将单缝向双缝靠近                B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动        D．使用间距更小的双缝

(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；

(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为________ nm(结果保留3位有效数字)．

6、在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(　　)

A．改用红色激光      B．改用蓝色激光

C．减小双缝间距      D．将屏幕向远离双缝的位置移动

7、用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图11丁中游标卡尺的读数；双缝到毛玻璃屏间的距离的大小是图丙中的毫米刻度尺的读数；实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划板中心刻线对准靠近最左边的一条亮条纹中心(如图乙所示)，并记下手轮上的读数x₁(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划板中心刻线向右移动，直到对准第7条亮条纹中心并记下手轮上的读数x₂(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长         ．(结果保留两位有效数字)