湖北省光谷第二高级中学高三物理专题4光学重要实验的创新与设计定稿.docxVIP

专题4光学重要实验的创新设计 专题概述??考情分析 专题概述 光学重要实验有两个：测定玻璃的折射率和用双缝干涉测光的波长。前者 为几何光学的知识的考查，后者为光的干涉知识的考查。高考中对光学实验的 命题以教材中的实验原理、实验操作步骤和实验误差分析为重点，前者的实验题经常出现选 择题中，后者的实验往往考查基本公式和基本规律。 ??复习指导 光学实验与电学实验相比较，应该更容 易掌握。测定玻璃的折射率的实验中以考查折射 定律为核心，要求能熟练画光路图、理解入射角与折射角的定义、熟练操作实验过程并亲自 做实验、运用数学圆的知识通过刻度尺测量长度来巧妙代替用量角器测角度从而减小实验误 差；用双缝干涉测光的波长实验中以考查相邻的两条亮(暗)条纹间距的公式为核心，要求 熟练掌握测量头读数方法，会分析不同单色光的波长、屏与双缝间距离、双缝间距对相邻的 两条亮(暗)条纹间距的影响。 测定玻璃的折射率的创新设计 田图，画有直角坐标系 Oxy的白纸位于水平 桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖， 其底面的圆心在 坐标的原点，直边与 x轴重合，0心画在纸上的直线， R、P2为竖直地插 在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针， &是 直线02 y轴正方向的夹角，3是直线OP与轴负方向的夹角，只要直线 0A画得合适，且P3的位置取得正确，测得角 口和3 ,便可求得玻璃得折 射率。 (1)某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线 0A上 竖直插上了 Pi、P2两枚大头针，但在 y<0的区域内，不管眼睛放在何处， 都无法透过玻璃砖看到 R、B的像，他应该采取的措施是 O (2)若他已透过玻璃砖看到了 R、P2的像，确定 R位置的方法是 (3)若他已正确地测得了的 (3)若他已正确地测得了的 n= O a、3的值，则玻璃的折射率 【解析】(1)由于光线是从光密介质进入光疏介质的，如果入射角度 a过大，会导致在 x轴上发生全反射现象，而在 y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到 R、 P2的像，故采取的措施为减小入射角 a ,在白纸上另画一条与 y轴正方向的夹角较小的直线 0A然后按正确的实验进行操作。 (2)插入P3后，R刚好能挡住R、P2的像，说明光线从玻璃中入射到 空气中的出射光线 经为0P,这样R、F2的像就被P3挡住。 sin ： (3)根据折射定律，n=——，注意3角为光疏介质中的角，其正弦值要大，才能保 sin 二 证折射率n大于1,符合折射定律的规律。 【答案】（1）在白纸上另画一条与 y轴正方向的夹角较小的直线 OA把大头针P、P2竖 直地插在所画的直线上，直到在 y<0的区域内透过玻璃砖能看到 Pi、P2的像。 （2）插上R后，R刚好能挡住R、P2的像。 【方法归类】1、测定玻璃的折射率的实验，难点在于找到入射角和折射角，正确理解 折 射定律公式中分子与分母的大小关系。 2、同时本实验的误差分析也是高考中常考的方式，关 键在于在于将测量过程中的光路图与还原真实实验（或正确实验操作步骤）的比较，通过折 射定律进行合理分析。注意玻璃砖的两个侧面在白纸上的位置的正确划线与实际操作中的划 线的区别、入射光线的入射点的正确操作与实际操作的区别、出射光线的出射点的正确操作 与实际操作的区别、入射点与出射点的正确操作 与实际操作的区别 TOC \o "1-5" \h \z 等几个方面，是正确进行误差分析的必经之路。 3、该实验的原理中 \p 要求用量角器测量入射角和折射角，但由于量角器本身是粗测的仪 X. 器,故该实验原理常常会有其它更加合理的原理代替， 如图所示，将 除、 入射点o作为圆心，以入射光线的延长线 op为半径做圆，此圆与折 i 射光线相交于Pi,则入射角a的正弦值sin a = P2 P2' /OP,折射 : , / 角3的正弦值sin 3 = Pi Pi' /OP, OP与OP为圆的半径，故折射 P1 Xi sin OP 率n = —= ,这样用测量 OP与OP的长度来代替 用量角器 P2，l- P2 sin a OP 测量角度，大大减小了测量的误差。 4 4、 TOC \o "1-5" \h \z 【调研2】在某次用双缝干涉测光的波长的实验中， 已知双缝到光屏之间的距离是 600mm 双缝之间白距离是0.20mm,某同学在用测量头测量时， , l 、 先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮 回口 百回口 血 纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图 a O 隼0 加 所示.然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第 一 7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图 b所示.这 图a 图b 两次示数依次为 mm和 mm 由此可以计 算出这次实验中所测得的单色光的波长为