高考物理一轮复习课时练习 第14章第3练　实验十七 测量玻璃的折射率-实验十八 用双缝干涉测量光的波长（含详解）

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A．减小双缝到光屏之间的距离
B．增大双缝之间的距离
C．将绿光换为红光
D．减小光源到单缝的距离
2．(2023·江西宜春市第一中学期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________；
A．单缝及双缝必须平行放置
B．干涉条纹与双缝垂直
C．干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关
D．若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小
(2)某同学在做该实验时，在同一视野中选取了A、B两条纹，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图丁)，游标卡尺的示数如图戊所示。已知双缝间距为0.50 mm，双缝到屏的距离为1.00 m，则图丙游标卡尺的示数为________ mm，两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为________ mm。所测单色光波长为________ m。
3．在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作后插好了4枚大头针，如图甲所示。
(1)下列说法正确的是________；
A．入射角越大，误差越小
B．在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面
C．实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量
D．判断像与大头针是否在同一直线时，应观察大头针的头部
(2)请在图乙中画出完整的光路图；
(3)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝____________(保留三位有效数字)；
(4)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作后插好了8枚大头针，如图丙所示。图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(选填“A”或“B”)。
4．在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的AC边与BD边相互平行，AB边与CD边不平行，如图所示。
(1)实验中要求四枚大头针的________(选填“针尖”或“针帽”)在同一视线上。
(2)以入射点O为圆心，以R＝5 cm为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OO′的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN＝1.68 cm，FE＝1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n＝________。
(3)下列操作可以减小实验误差的是________。
A．适当增大大头针P1、P2的间距
B．选择玻璃砖相互平行的两边来测量
C．选用尽可能细的笔画线
D．使PO的入射角接近90°
(4)某同学突发奇想用两块同样的玻璃直角三角形棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是________。
A．P3、P6 B．P3、P8 C．P5、P6 D．P7、P8
5．(2024·广东广州市执信中学开学考)某同学利用可伸缩万向支架、激光笔和长方体透明水槽测量水的折射率，如图所示，激光笔固定在万向支架上，调节高度和角度，使激光平行于水槽正立面(如图中所示的横截面)，从水槽的左上角射入，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部的光点A。往水槽内缓慢注入清水，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部光点B(图中未画出)和水面CD的位置，在水槽正立面用记号笔画直线，连接水槽左上角和A点，相交CD于E点，用刻度尺分别测量EA的长度L1＝20.0 cm，EB的长度L2＝15.0 cm，水面CD距水槽底部高度h＝12.0 cm。由此可得：
(1)B点处于A点的__________侧(选填“左”或“右”)。
(2)激光入射角的正弦值sin i＝__________(结果保留两位有效数字)。
(3)水的折射率n＝__________(结果保留三位有效数字)。
6．寒假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度。
实验过程如下：
(1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；
(2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；
(3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌面上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上。
(4)打开激光光源，调整光源的高度使激光沿水平方向射出，恰好能从两划痕处垂直入射。
(5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示。用刻度尺测出a、b两点间的距离为________ cm，则两相邻暗条纹中心之间的距离Δx＝________ cm。
(6)测得玻璃片到光屏的距离L＝3.00 m，已知该红色激光的波长λ＝700 nm，利用公式求出双划痕间距d＝________ mm(结果保留两位有效数字)，即为刀片厚度。
第3练 实验十七：测量玻璃的折射率
实验十八：用双缝干涉测量光的波长
1．C [根据题图乙和题图丙可知条纹宽度变大，根据条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，条纹间距变大，可能是改用了波长较长的光，也有可能是增大了双缝到光屏的距离l，也有可能减小了双缝间的距离d，但是，条纹间距与光源到单缝的距离无关；红光的波长大于绿光的波长，故C正确，A、B、D错误。]
2．(1)AD (2)11.5 1.3 6.5×10－7
解析 (1)为使屏上的干涉条纹清晰，单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行，A正确，B错误；根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，干涉条纹疏密程度与双缝间距离、双缝到屏的距离和光的波长有关，绿光的波长小于红光的波长，若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小，C错误，D正确。
(2)由题图丙可知，读数为
x1＝11 mm＋5×0.1 mm＝11.5 mm
由题图戊可知，读数为x2＝16 mm＋7×0.1 mm＝16.7 mm
由题图乙和题图丁可知，A、B两条纹间有4个间距，则两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为Δx＝eq \f(x2－x1,4)＝1.3 mm，根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ，
代入数据解得所测单色光波长为λ＝eq \f(dΔx,l)＝eq \f(0.50×10－3×1.3×10－3,1.00) m＝6.5×10－7 m。
3．(1)C (2)见解析图 (3)1.57 (4)A
解析 (1)入射角尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度测量的相对误差会减小，但要注意并不是入射角越大越好，应适度，故A错误；为了防止弄脏玻璃砖，不能用铅笔贴着光学面画出界面，故B错误；实验中需要测角度时可用量角器，也可通过单位圆法用圆规和直尺等工具进行线段的测量，故C正确；判断像与针是否在同一直线时，应观察大头针的整个部分，不能只观察其头部，故D错误。
(2)光路图如图所示
(3)如图所示，取小方格的边长为单位长度，则sin i＝eq \f(5.2,\r(5.22＋4.02))≈0.793
sin r＝eq \f(2.1,\r(2.12＋3.62))≈0.504
n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(0.793,0.504)≈1.57
(4)光线经由P1、P2射入后光路图如图所示
第一次折射时入射角大于折射角，第二次是从玻璃砖射向空气，折射角大于入射角，由图可知经P3、A的出射光线符合事实，故对应的出射光线上的2枚大头针是P3和A。
4．(1)针尖 (2)1.5 (3)AC (4)C
解析 (1)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽；
(2)由题图可知sin α＝eq \f(MN,R)，sin β＝eq \f(FE,R)，则折射率n＝eq \f(sin α,sin β)＝eq \f(MN,FE)＝1.5；
(3)大头针P1和P2、P3和P4之间的距离适当大些时，由距离误差引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些，故A正确；用插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故B错误；为了准确作出入射光线和折射光线，应选用尽可能细的笔画线，故C正确；为了减小测量的相对误差，选择的入射角尽量大些，效果会更好，但不是接近90°，故D错误；
(4)画出光路图如图所示
根据光路图可知，经过P1、P2的光线经左侧玻璃砖折射后向下偏折，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，则图中右边的插针应是P5、P6，故选C。
5．(1)左 (2)0.80 (3)1.33
解析 (1)由于激光在水面发生折射，而光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角，作出光路图如图所示
可知，B点位于A点的左侧。
(2)根据几何关系可知，激光入射角的正弦值sin i＝eq \f(\r(EA2－h2),EA)＝0.80。
(3)根据折射定律可知水的折射率为n＝eq \f(sin i,sin r)
而sin r＝eq \f(\r(EB2－h2),EB)＝0.60，代入数据解得n≈1.33。
6．(5)10.50 2.10 (6)0.10
解析 (5)用刻度尺测出a、b两点间的距离为10.50 cm，两相邻暗条纹中心之间的距离为
Δx＝eq \f(10.50,5) cm＝2.10 cm。
(6)由Δx＝eq \f(L,d)λ，解得双划痕间距为d＝0.10 mm。